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嵌入式開發(fā)中靜態(tài)代碼分析工具的幾種功能和用途

時間：2021-09-14 11:32:15

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[導讀]素材來源|CSDN編排| strongerHuang當前標準的C語言編譯器存在普遍只能找出代碼中潛在的缺陷，而對程序方案設計并沒有效。使用靜態(tài)代碼分析器有助于提升固件和捕獲編譯器難以察覺的問題。用于嵌入式的常見代碼靜態(tài)分析工具代碼靜態(tài)分析工具，顧名思義就是對代碼進行靜待...

素材來源 | CSDN

編排 | strongerHuang

當前標準的C語言編譯器存在普遍只能找出代碼中潛在的缺陷，而對程序方案設計并沒有效。

使用靜態(tài)代碼分析器有助于提升固件和捕獲編譯器難以察覺的問題。

用于嵌入式的常見代碼靜態(tài)分析工具

代碼靜態(tài)分析工具，顧名思義就是對代碼進行靜待分析，以提前預判（分析出）代碼潛在的一些問題的工具。換句話說，就是通過工具找出你代碼的bug（錯誤、警告）。

代碼靜態(tài)分析工具需要你的代碼遵循一定規(guī)范，比如遵循C99、MISRA C：2012等，不然工具不支持對你代碼的靜態(tài)分析。
代碼靜態(tài)分析工具有獨立存在的（就是一款軟件工具），也有集成在IDE中的。比如比如：IAR EWARM就自帶靜待分析工具。
同時，有些工具支持通過“安裝插件”的形式集成在IDE中，比如：在keil MDK中添加PC-lint代碼靜態(tài)分析工具。
下面羅列幾個常見的代碼靜態(tài)分析工具：

PC-lint
LDRA
Parasoft C / C test
PVS-Studio
VectorCAST

以下是每一位嵌入式軟件開發(fā)工程師都應該熟悉的靜態(tài)代碼編譯器的七種功能和用法。
捕捉潛在的漏洞

靜態(tài)代碼分析器廣為人知的用途之一就是掃描軟件中潛在的問題和漏洞。這些問題小到switch case遺漏了break語句，大到緩存溢出的潛在風險。

靜態(tài)代碼分析器能夠發(fā)現(xiàn)那些容易被編譯器或者代碼審核人員忽略的問題。在開發(fā)的早期階段配置一個靜態(tài)代碼分析器在實踐中能夠確保潛在風險被立即處理，而不是等到開發(fā)的后期階段。

強制執(zhí)行代碼規(guī)范

執(zhí)行代碼規(guī)范是確保軟件開發(fā)一致性和代碼可讀性的重要舉措。代碼規(guī)范不僅會涉及代碼可讀性等問題，它還能迫使代碼變得優(yōu)雅。一個典型的例子就是許多靜態(tài)代碼分析器支持MISRA C。

靜態(tài)代碼分析器能夠確保開發(fā)者沒有違背大多數(shù)推薦實現(xiàn)方法，也沒有違背標準的優(yōu)雅實踐（但是有些規(guī)則要求人工檢查，機器無法自動判別）。如果真的發(fā)生了違規(guī)行為，靜態(tài)分析器會將違規(guī)行為報告給開發(fā)者，開發(fā)者可以給予糾正。使用靜態(tài)分析器能夠快速判斷代碼是否遵循了已定義的標準。

確保嚴格執(zhí)行ANSI-C標準

那些想嚴格按照ANSI-C標準開發(fā)可移植軟件的開發(fā)者可以用靜態(tài)代碼分析器判斷是否有非標準的用法混雜在代碼里。

將分析器設置為“strict”將會查找出那些可移植性較差的或者兼容性較弱的代碼區(qū)域。開發(fā)者隨后可以再次檢查這部分代碼，使得軟件更好地遵守ANSI-C標準，或者至少在文檔中注明這部分代碼。

強大的類型檢查功能

C語言并不支持強類型檢查。在C語言中，如果開發(fā)者自己創(chuàng)建了一種類型，編譯器會忽略新類型而使用底層的C語言類型。

舉個例子，如上圖所示，編譯器會視變量Var1為int類型（實現(xiàn)時定義）而不是新的MyEnum_t類型。開發(fā)者也許想?yún)^(qū)分int和MyEnum_t兩種類型，并讓編譯器在兩者混用之時做出警告。
然而，在第13行編譯器并不認為把變量Var2（底層是int類型）的值賦給變量Var1（底層也是int類型）存在什么錯誤。靜態(tài)代碼分析器能夠設置嚴格的類型檢查，將Var1=Var2因不同類型間的賦值而置為高亮，以及檢查出其它不符合開發(fā)者本意的問題。
提供量綱檢查

1998年發(fā)射失敗的火星氣候探測器是我最關(guān)注的航空器失事事故之一。航空器的失敗是由于輸入軌道插入?yún)?shù)時使用了非標準的lbs*s 而不是 N*s （哎呀！）。火星氣候探測器的失事永遠警示著我們確保度量單位正確的重要性。但C編程語言沒有提供任何的量綱分析來確保計算的一致性。

但是，靜態(tài)代碼分析器能夠完成這些檢查，以確保不會將千米誤乘以英尺從而得到一個錯誤的結(jié)果。量綱分析的設置在各種工具中各不相同，但開發(fā)者應該好好利用這個重要的特性。

支持基本的堆棧分析

理解棧的最壞使用場景是開發(fā)任何實時嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵。有很多的方法能分析和確定堆棧的最壞情況下的的使用狀態(tài)，但可以用靜態(tài)代碼分析器來找找合理使用堆棧的感覺。靜態(tài)分析器可以計算函數(shù)的堆棧使用情況和調(diào)用圖來給出堆棧所需的大致空間。

靜態(tài)分析工具還可以幫助深入了解程序?qū)瘮?shù)調(diào)用，以及函數(shù)結(jié)果的確定性。使用靜態(tài)分析來熟悉堆棧的使用和最壞工作狀態(tài)有助于初步理解堆棧的最壞狀態(tài)分析。

幫助檢查線程

靜態(tài)分析工具也可以用來查看在相同處理器上同時執(zhí)行的線程和任務所出現(xiàn)的問題。

舉個例子，分析工具可以識別是否有與加鎖或解鎖互斥相關(guān)的任何異常。線程檢查對在實時系統(tǒng)中查找問題非常有效，但配置此類分析卻要花費很大的代價。只要能發(fā)現(xiàn)存在異常的線程，這種代價還是值得付出的。

總結(jié)

靜態(tài)分析是開發(fā)人員開發(fā)實時系統(tǒng)的一個寶貴工具。靜態(tài)分析器的七種用途只是其強大功能的幾個例子。

靜態(tài)代碼分析器的使用可以大大提高代碼的質(zhì)量和魯棒性，如果設置得當，甚至可以確保代碼與常見的或自定義的編碼標準的一致性。

參考來源：https://blog.csdn.net/happytofly/article/details/80121895https://www.edn.com/7-uses-for-a-static-code-analyzer/

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