<meter id="pryje"><nav id="pryje"><delect id="pryje"></delect></nav></meter>
          <label id="pryje"></label>

          新聞中心

          EEPW首頁 > 嵌入式系統(tǒng) > 業(yè)界動態(tài) > 應(yīng)用編碼標(biāo)準(zhǔn)和自動化工具,提高代碼質(zhì)量

          應(yīng)用編碼標(biāo)準(zhǔn)和自動化工具,提高代碼質(zhì)量

          作者:IAR 時(shí)間:2023-04-25 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

          嵌入式系統(tǒng)在我們的日常生活中廣泛存在,從消費(fèi)類電子、醫(yī)療設(shè)備,到汽車,工業(yè)控制,航空航天等,它們的存在已經(jīng)成為我們生活中不可分割的一部分。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和客戶需求的增加,嵌入式系統(tǒng)和軟件變得越來越復(fù)雜,同時(shí)產(chǎn)品的開發(fā)周期變得越來越短。如何在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出高質(zhì)量的軟件對產(chǎn)品的成功起著決定性的作用。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202304/445970.htm

          本文介紹如何和自動化工具,。

          關(guān)于代碼質(zhì)量

          代碼質(zhì)量總體上是指為軟件編寫的代碼的整體優(yōu)良水平,一般可以通過下面一些指標(biāo)來評價(jià)代碼質(zhì)量:

          l  可讀性:代碼應(yīng)該易于閱讀和理解,即使是不熟悉項(xiàng)目的人也是如此。

          l  可維護(hù)性:代碼應(yīng)該有條理和模塊化,可以方便地修改和更新。

          l  可移植性:代碼應(yīng)該被設(shè)計(jì)易于在不同的平臺上使用。

          l  可重用性:代碼應(yīng)該是可重用的,可以在應(yīng)用程序的其他部分使用。

          l  可測試性:代碼應(yīng)該是易于進(jìn)行單元測試和集成測試的。

          l  安全性:代碼應(yīng)該是安全的,保護(hù)敏感數(shù)據(jù)并防止惡意攻擊。

          l  性能:代碼應(yīng)該是高效的,專注于優(yōu)化性能,以最大限度地減少資源使用。

          對于嵌入式系統(tǒng),代碼質(zhì)量更加的重要。嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常是處理執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)功能的設(shè)備。

          如果嵌入式軟件存在代碼質(zhì)量問題,可能會導(dǎo)致硬件設(shè)備的故障或安全漏洞,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

          編碼標(biāo)準(zhǔn)是的最佳實(shí)踐

          基于歷史原因,目前在嵌入式開發(fā)中,主要還是使用C/C++高級編程語言,而C/C++是一種不安全的語言,包含大量未定義的行為,對于這些行為的不同解釋,可能會導(dǎo)致未知或不確定的副作用,其中一部分將會轉(zhuǎn)化為我們俗稱的“Bug”。比如C語言標(biāo)準(zhǔn)庫中的一些輸入輸出函數(shù),字符串函數(shù)導(dǎo)致的緩沖區(qū)溢出的問題,指針未初始化風(fēng)險(xiǎn),重復(fù)釋放內(nèi)存等等。

          同時(shí),軟件開發(fā)執(zhí)行和實(shí)施的核心是“人”,也就是開發(fā)人員,在實(shí)踐過程中,開發(fā)人員可能會一次又一次無意地將相同類型的錯(cuò)誤寫入到他們的源代碼中。這一結(jié)論來自各種權(quán)威機(jī)構(gòu),如NASA、貝爾實(shí)驗(yàn)室和MITRE,它們進(jìn)行了多項(xiàng)調(diào)查和研究。這研究的結(jié)果是給出了最佳編程實(shí)踐或推薦的編程實(shí)踐,它們可以有效識別有風(fēng)險(xiǎn)和不良的編碼行為。

          有許多指南和編碼實(shí)踐可用于檢查常見錯(cuò)誤以及如何避免這些錯(cuò)誤來,其中一些技術(shù)和實(shí)踐在實(shí)施過程中,成為眾所周知的編碼標(biāo)準(zhǔn)。編碼標(biāo)準(zhǔn)是編碼規(guī)則、指導(dǎo)方針和最佳實(shí)踐的集合,它可以識別語言中容易引起Bug的行為,防止你在源代碼中做可疑的事情,消除容易出現(xiàn)缺陷的代碼結(jié)構(gòu),幫助快速提高代碼質(zhì)量。

          在嵌入式系統(tǒng)中,MISRA-C/C++CERT-C/C++,CWE等已經(jīng)成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。特別是在汽車、醫(yī)療和鐵路等安全關(guān)鍵型應(yīng)用中,被IEC 61508、EN 50128ISO 26262 等功能安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

          很多大公司都有相應(yīng)的代碼編程規(guī)范,尤其是針對C語言,但這些編程規(guī)范往往與業(yè)界的編程標(biāo)準(zhǔn)(比如MISRA C)的側(cè)重點(diǎn)不同。一般公司的編程規(guī)范更加注重代碼風(fēng)格,比如命名,縮進(jìn),括號的使用等,來提高可讀性,而業(yè)界的編程標(biāo)準(zhǔn)更偏重代碼的可維護(hù)性,可移植性,可靠性和安全性。在具體實(shí)踐中,往往是需要這二者結(jié)合使用。

          MISRA

          image.png

          MISRA C由汽車工業(yè)軟件可靠性協(xié)會開發(fā)。它的目的是提高嵌入式系統(tǒng)環(huán)境中的代碼安全性、可移植性和可靠性,特別是那些用 ISO C 編程的系統(tǒng)。

          MISRA C標(biāo)準(zhǔn)的第一版“Guidelines for the use of the C language in vehicle based software”于1998年制定,正式名稱為MISRA-C:1998。2004年進(jìn)行了一次更新“Guidelines for the use of the C language in critical systems”,正式名稱為 MISRA-C:2004。從1998年的vehicle based software2004年的critical systems,因?yàn)?/span>MISRA協(xié)會發(fā)現(xiàn)MISRA C不僅汽車行業(yè)需要,其他一些安全相關(guān)的行業(yè)也需要。最新的MISAR C標(biāo)準(zhǔn)是MISRA-C:2012。

          關(guān)于MISRA C,很多開發(fā)者都有一個(gè)誤解:MISRA C只適用于汽車電子嵌入式軟件開發(fā)。對此,MISRA C的輪值主席Andrew Banks特意做了解釋說明:雖然MISRA最開始推出的時(shí)候主要是針對汽車行業(yè)的,但由于它本身其實(shí)是在C/C++語言的基礎(chǔ)上,加上了一些約束,去掉了一些讓人容易出錯(cuò)的編程方法,保留了常用的寫法,盡可能讓開發(fā)者保持一致,提高可維護(hù)性和可移植性,從而提高安全性和可靠性,因此 MISRA 在飛機(jī)、機(jī)器人、無人機(jī)、醫(yī)療等其它的嵌入式行業(yè)也開始流行起來,成為了全球公認(rèn)的嵌入式 C 編程標(biāo)準(zhǔn)。

          CERT

          image.png

          CERT C/C++由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程研究所SEI的計(jì)算機(jī)緊急響應(yīng)小組 CERT部門創(chuàng)建和發(fā)布,為C/C++編程語言的安全編碼提供規(guī)則和建議,這些規(guī)則和建議的目標(biāo)是開發(fā)安全、穩(wěn)定和可靠的系統(tǒng)。

          CWE

          image.png

          CWE是基于社區(qū)開發(fā)的一組影響信息安全的軟件和硬件缺陷列表。它用通用語言描述和討論軟件和硬件的缺陷,可以作為缺陷識別、緩解和預(yù)防工作的公共基線標(biāo)準(zhǔn)。因此,CWE可以幫助開發(fā)人員和安全從業(yè)者檢查現(xiàn)有軟件和硬件產(chǎn)品的缺陷,評估針對這些缺陷的工具的覆蓋率等。

          編碼標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用對提高代碼質(zhì)量有立竿見影的作用。在Dr. Dobbs所做的一項(xiàng)研究中(Code Quality Improvement | Dr Dobb's),引入編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行符合性檢查后,缺陷注入率降低了41%,這節(jié)省了大量測試時(shí)間,既提高了代碼質(zhì)量,又縮短了工程時(shí)間,從而加速了產(chǎn)品上市。在這項(xiàng)研究中,每個(gè)月的缺陷注入率是相當(dāng)穩(wěn)定的,直到該組織引入編碼標(biāo)準(zhǔn),然后缺陷率急速下降(見下圖)。

          隨著對標(biāo)準(zhǔn)遵從度的提高,質(zhì)量也隨之提高,偏差越來越少,缺陷率直線下降。

          image.png

          自動化工具是實(shí)施編碼標(biāo)準(zhǔn)的最佳路徑

          有了編碼標(biāo)準(zhǔn)后,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)意味著代碼除了需要遵守語言本身的規(guī)則外,還需要遵守成百上千條編碼標(biāo)準(zhǔn)所包含的規(guī)則和要求。理論上,我們可以通過人工來檢查每條編碼規(guī)則的實(shí)施情況,但對于日益復(fù)雜的軟件顯然是力不從心的。大量的實(shí)踐表明,應(yīng)用自動化工具是實(shí)施編碼標(biāo)準(zhǔn),提高代碼質(zhì)量的最佳路徑。

          自動化工具中我們最熟悉的就是編譯器和鏈接器。高質(zhì)量的編譯器和鏈接器應(yīng)支持現(xiàn)代編程語言,如最新的CC++規(guī)范,報(bào)告每個(gè)構(gòu)建步驟中可能出現(xiàn)的問題,以便它生成懷疑的警告,例如易失性變量或內(nèi)存訪問,其評估順序可能會影響應(yīng)用程序的邏輯。警告是第一道靜態(tài)分析檢查,絕不能忽視,尤其是在功能安全設(shè)置中。最好的建議是通過更改編譯器設(shè)置將所有警告都視為錯(cuò)誤來將警告轉(zhuǎn)化為錯(cuò)誤。這將迫使開發(fā)人員修復(fù)代碼中的所有歧義,因?yàn)樗械木娑紝⒆鳛檎嬲膯栴}處理。

          專用的靜態(tài)分析工具基于源代碼分析,可以在不執(zhí)行程序的情況下發(fā)現(xiàn)潛在的問題,比如 提供了與 Embedded Workbench 無縫集成的靜態(tài)分析工具 C-STAT。這種類型的工具可以幫助你找到代碼中最常見的缺陷來源,也可以幫助你找到開發(fā)人員在試圖編寫代碼時(shí)往往不會考慮的問題,特別是當(dāng)他們?yōu)榱俗屇承┕δ苓\(yùn)行而加入支撐代碼時(shí)。靜態(tài)分析工具確實(shí)能幫助你開發(fā)出更好的代碼,因?yàn)樗鼈儚?qiáng)制執(zhí)行編碼標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上,如果正在創(chuàng)建一個(gè)功能安全認(rèn)證的應(yīng)用,你可能會被建議,甚至強(qiáng)制要求使用靜態(tài)分析工具。

          此外,嵌入式軟件在運(yùn)行時(shí)仍然容易受到算術(shù)問題、緩沖區(qū)溢出、邊界問題、堆完整性和內(nèi)存泄漏的影響。一個(gè)可行的方法是在可能發(fā)生潛在錯(cuò)誤的所有地方插入特定的檢測代碼或斷言來檢測此類錯(cuò)誤。但是,手動添加指令來檢測并以某種方式在運(yùn)行時(shí)報(bào)告問題是一項(xiàng)非常耗時(shí)的任務(wù)。因此,使用動態(tài)或運(yùn)行時(shí)分析工具來捕獲和觸發(fā)僅在運(yùn)行時(shí)的缺陷和錯(cuò)誤,是一個(gè)可以極大提高效率和生產(chǎn)力的方法。例如,在 Embedded Workbench 中,開發(fā)人員可以使用運(yùn)行時(shí)分析工具插件 C-RUN

          綜上所述,編譯器和鏈接器可以報(bào)告在構(gòu)建中可能出現(xiàn)的問題,靜態(tài)分析工具擅長發(fā)現(xiàn)一些未定義行為的缺陷,檢查編碼標(biāo)準(zhǔn)的符合性,而運(yùn)行時(shí)分析工具擅長發(fā)現(xiàn)只有在執(zhí)行時(shí)才會觸發(fā)的缺陷。這些缺陷有時(shí)會有重疊,但有時(shí)只能在一個(gè)域或另一個(gè)域中檢測到。為了盡可能提高代碼質(zhì)量,以及發(fā)現(xiàn)問題的效率,需要將幾者結(jié)合使用并盡可能與開發(fā)和構(gòu)建工具集成。下圖矩陣代表組合不同工具時(shí)的完整缺陷覆蓋率。

          image.png

          總結(jié)

          隨著嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性提高,對于嵌入式軟件的要求也越來越高,其中最核心最根本的是代碼質(zhì)量,而編碼標(biāo)準(zhǔn)是提高代碼質(zhì)量的最佳實(shí)踐。遵循編碼標(biāo)準(zhǔn)的最有效的方式是應(yīng)用自動化工具,包括靜態(tài)分析工具,運(yùn)行時(shí)分析工具,這樣可以有效在開發(fā)過程中提高代碼質(zhì)量,既減少了項(xiàng)目的開發(fā)時(shí)間和成本,又提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和競爭力。

          參考文獻(xiàn)

          1.https://www.misra.org.uk/

          2.https://ldra.com/ldra-blog/misra-myths-busted-1-is-misra-c-just-an-automotive-standard/

          3.http://www.cert.org/

          4.http://cwe.mitre.org/

          5.https://www.iar.com/knowledge/learn/code-quality/everything-starts-with-code-quality/

          6.https://www.iar.com/knowledge/learn/code-quality/everything-ends-with-code-quality/




          評論


          相關(guān)推薦

          技術(shù)專區(qū)

          關(guān)閉
          看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();