覆蓋測(cè)試中高效代碼插樁技術(shù)的研究

摘要：代碼插樁是實(shí)現(xiàn)覆蓋測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)之一，而高效的插樁技術(shù)對(duì)于嵌入式軟件的測(cè)試來說又是至關(guān)重要的。文章在對(duì)CodeTeST 中插樁技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，以GCC 作為開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)了新的插裝器，采用增加一個(gè)詞法語(yǔ)法分析器的方法，提高了插樁的效率。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明新的插裝器具有代碼膨脹率小，插樁速度塊的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上做到了高效插樁。

引言

在實(shí)現(xiàn)覆蓋測(cè)試的過程中，往往需要知道某些信息，如：程序中可執(zhí)行語(yǔ)句被執(zhí)行（即被覆蓋）的情況，程序執(zhí)行的路徑，變量的引用、定義等。要想獲取這類信息，需要跟蹤被測(cè)程序的執(zhí)行過程，或者是由計(jì)算機(jī)在被測(cè)程序執(zhí)行的過程中自動(dòng)記錄。前者需要人工進(jìn)行，效率低下且枯燥乏味；后者則需要在被測(cè)程序中插入完成相應(yīng)工作的代碼，即代碼插樁技術(shù)。如今大多數(shù)的覆蓋測(cè)試工具均采用代碼插樁技術(shù)。

在對(duì)普通應(yīng)用的軟件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由于現(xiàn)在電腦的配置越來越高，電腦的運(yùn)行速度越來越快，代碼插樁所引起的問題還不是很明顯或者說是在可以接受的范圍之內(nèi)。但是對(duì)于嵌入式軟件來說這卻是致命的問題。因?yàn)榍度胧杰浖南到y(tǒng)資源有限（內(nèi)存較小、I/O 通道較少等），過大的代碼膨脹率將使得程序不能在嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行；同時(shí)嵌入式軟件通常具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，程序的輸出只在有限的時(shí)間內(nèi)有效，遲到的“正確的”結(jié)果是無用的甚至?xí)兂慑e(cuò)誤的、有害的。

代碼插樁技術(shù)會(huì)破壞程序的時(shí)間特性等，導(dǎo)致軟件執(zhí)行的錯(cuò)誤。因此我們需要更高效的代碼插樁技術(shù)來完成覆蓋測(cè)試，尤其是嵌入式軟件的覆蓋測(cè)試。

1 插樁技術(shù)概述

程序插樁技術(shù)最早是由J.C. Huang 教授提出的, 它是在保證被測(cè)程序原有邏輯完整性的基礎(chǔ)上在程序中插入一些探針（又稱為“探測(cè)儀”），通過探針的執(zhí)行并拋出程序運(yùn)行的特征數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，可以獲得程序的控制流和數(shù)據(jù)流信息，進(jìn)而得到邏輯覆蓋等動(dòng)態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試目的的方法。

1.1 插樁方式比較

由于程序插樁技術(shù)是在被測(cè)程序中插入探針，然后通過探針的執(zhí)行來獲得程序的控制流和數(shù)據(jù)流信息，以此來實(shí)現(xiàn)測(cè)試的目的。因此，根據(jù)探針插入的時(shí)間可以分為目標(biāo)代碼插樁和源代碼插樁。

（1）目標(biāo)代碼插樁的前提是對(duì)目標(biāo)代碼進(jìn)：

行必要的分析以確定需要插樁的地點(diǎn)和內(nèi)容。由于目標(biāo)代碼的格式主要和操作系統(tǒng)相關(guān)，和具體的編程語(yǔ)言及版本無關(guān)，所以得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在需要對(duì)內(nèi)存進(jìn)行監(jiān)控的軟件中。但是由于目標(biāo)代碼中語(yǔ)法、語(yǔ)義信息不完整，而插樁技術(shù)需要對(duì)代碼詞法語(yǔ)法的分析有較高的要求，故在覆蓋測(cè)試工具中多采用源代碼插樁。

（2）源代碼插樁是在對(duì)源文件進(jìn)行完整的：

詞法分析和語(yǔ)法分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這就保證對(duì)源文件的插樁能夠達(dá)到很高的準(zhǔn)確度和針對(duì)性。但是源代碼插樁需要接觸到源代碼，使得工作量較大，而且隨著編碼語(yǔ)言和版本的不同需要做一定的修改。在后面我們所提到的程序插樁均指源代碼插樁。

2 程序插樁技術(shù)的研究

眾多的覆蓋測(cè)試工具中都采用了程序插樁技術(shù)，但是各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，而市場(chǎng)上認(rèn)為比較好的嵌入式測(cè)試工具有CodeTest，使用CodeTest工具插裝進(jìn)行測(cè)試對(duì)目標(biāo)程序的影響在1%到15%之間。下面對(duì)CodeTest 的插樁技術(shù)進(jìn)行的分析。