Урок 8. Статический анализ для выявления 64-битных ошибок

• Статический анализ кода
• Статический анализ для выявления 64-битных ошибок
• Анализатор Viva64, входящий в состав PVS-Studio

Статический анализ кода

Статический анализ кода - методология выявления ошибок в программном коде, основанная на просмотре программистом участков кода, помеченных статическим анализатором. Помеченные участки кода с большой вероятностью содержат ошибки определенного типа.

Другими словами, инструмент для статического анализа определяет в тексте программы места, содержащие ошибки, предрасположенные к ошибкам или имеющие плохое форматирование. Такие участки кода предоставляются программисту для изучения, и он может принять решение о модификации данного участка программы.

Статические анализаторы могут быть как общего назначения (например, Microsoft PREFast, Gimpel Software PC-lint, Parasoft C++test), так и специализированными для поиска определенных классов ошибок (например, Chord для верификации параллельных Java программ). Обычно инструменты статического анализа достаточно дороги, требуют знаний о методологии их использования, часто имеют достаточно гибкие, но сложные подсистемы настройки и подавления ложных сообщений. По этой причине статические анализаторы, как правило, используются в компаниях со зрелыми процессами разработки программного обеспечения. Взамен на сложность в использовании статические анализаторы кода позволяют выявить большое количество ошибок на самых ранних этапах разработки программного кода. Дополнительно использование методологии статического анализа дисциплинирует программистов и помогает контролировать работу молодых сотрудников.

Основное преимущество использования статических анализаторов кода состоит в возможности существенного снижения стоимости устранения дефектов в программе. Чем раньше ошибка выявлена, тем меньше стоимость ее исправления. Так, согласно данным, приведенным в книге Макконнелла "Совершенный Код", исправление ошибки на этапе тестирования обойдется в десять раз дороже, чем на этапе конструирования (кодирования):

Рисунок 1 - Средняя стоимость исправления дефектов в зависимости от времени их внесения и обнаружения (данные для таблицы взяты из книги С. Макконнелла 'Совершенный Код')

Инструменты статического анализа, выявляя большое количество ошибок на этапе конструирования, существенно снижают стоимость разработки всего проекта.

Статический анализ для выявления 64-битных ошибок

Перечислим преимущества применения статического анализа кода, которые делают этот метод наиболее оптимальным для выявления ошибок в 64-битном коде:

• Возможность проверить ВЕСЬ код. Анализатор проверит даже тот код, который получает управление в самых редких случаях. Другими словами, у инструментов статического анализа покрытие кода практически полное. Это позволяет быть уверенным при переходе на 64-битную систему, что проверен весь код.
• Масштабируемость. Статический анализ позволяет одинаково просто осуществить как анализ маленького, так и большого проекта. Трудоемкость анализа проекта растет линейно с его размером. При этом работу по анализу проекта можно легко распараллелить между несколькими разработчиками. Достаточно только распределить части проекта между программистами.
• Разработчик, приступая к работе, даже не зная всех тонкостей 64-битного кода, все равно не пройдет мимо потенциальных проблем. Анализатор укажет опасные места, а справочная система снабдит его всей необходимой информацией.
• Снижение затрат за счет ранней диагностики ошибок.
• Возможность эффективно использовать инструменты статического анализа как при переносе кода на 64-битную систему, так и при разработке нового 64-битного кода.

Анализатор Viva64, входящий в состав PVS-Studio

PVS-Studio представляет собой комплект статических анализаторов кода для проверки современных и ресурсоемких приложений. В состав PVS-Studio входит статический анализатор Viva64, предназначенный для диагностики 64-битных ошибок.

Анализатор PVS-Studio предназначен для работы на Windows-платформе. При этом он интегрируется в среду разработки Microsoft Visual Studio 2005/2008/2010 (смотри рисунок 2). Интерфейс PVS-Studio позволяет фильтровать диагностические сообщения несколькими методами, сохранять и загружать список предупреждений.

Рисунок 2 - Интеграция PVS-Studio в Microsoft Visual Studio

Системные требования к анализатору совпадают с требованиями к Microsoft Visual Studio:

• Операционная система: Windows 7/Vista/XP/2008/2003 x86 или x64. Внимание, для анализа 64-битных приложений операционная система не обязательно должна быть 64-битной.
• Среда разработки: Microsoft Visual Studio 2005/2008/2010 (Standard Edition, Professional Edition, Team Systems). Для анализа 64-битных приложений необходимо иметь установленный компонент Visual Studio под названием "X64 Compilers and Tools". Он входит во все перечисленные версии Visual Studio и может быть установлен через Visual Studio Setup. Обратите внимание, что работа PVS-Studio с Visual C++ Express Edition невозможна, поскольку эта система не поддерживает модули расширения.
• Аппаратная часть: PVS-Studio работает на системах с не менее, чем 1 гигабайтом оперативной памяти (рекомендуется 2 гигабайта и более); анализатор поддерживает работу на нескольких ядрах (чем больше ядер, тем быстрее выполняется анализ кода).

Все диагностируемые ошибки подробно описаны в справочной системе, которая доступна после установки PVS-Studio. Также справочная система по PVS-Studio доступна на нашем сайте в режиме online.

В дистрибутиве вместе с PVS-Studio поставляются специальные проекты-примеры дефектов кода, на которых можно изучить работу анализатора.

Для более полного ознакомления с PVS-Studio вы можете скачать демонстрационную версию. Демонстрационная версия имеет следующие ограничения:

• доступна для использования в течение 30 дней;
• ознакомительная версия показывает номера строк не всех дефектов с ошибками, а только некоторых из них (хотя обнаруживает все). Но для демонстрационных проектов, включенных в состав PVS-Studio, сделано исключение: для них отображаются номера строк для всех дефектов.

На данный момент анализатор PVS-Studio реализует самую полную диагностику 64-битных ошибок. Сравнительные характеристики представлены в статье "Сравнение PVS-Studio с другими анализаторами кода".

В последующих уроках, рассматривая различные паттерны ошибок, мы будем неоднократно ссылаться на PVS-Studio, чтобы продемонстрировать способы их обнаружения.

Авторы курса: Андрей Карпов (karpov@viva64.com), Евгений Рыжков (evg@viva64.com).

Правообладателем курса "Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++" является ООО "Системы программной верификации". Компания занимается разработкой программного обеспечения в области анализа исходного кода программ. Сайт компании: http://www.viva64.com.