本發(fā)明涉及軟件調(diào)試，特別涉及一種代碼異常定位與處理方法。

背景技術(shù)：

軟件調(diào)試在整個(gè)軟件開發(fā)中占據(jù)相當(dāng)大的開銷。盡管軟件企業(yè)在軟件調(diào)試中已經(jīng)投入巨資，但軟件發(fā)行后仍然會(huì)被發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的錯(cuò)誤。在發(fā)行后再對(duì)軟件錯(cuò)誤進(jìn)行修補(bǔ)，仍會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。研究發(fā)現(xiàn)，與軟件相關(guān)的安全事件，其中大都是由在設(shè)計(jì)或者編碼階段引入的軟件錯(cuò)誤引起的。但確定一個(gè)靜態(tài)源碼檢測(cè)到的錯(cuò)誤是否是一個(gè)真實(shí)的錯(cuò)誤需要花費(fèi)大量的精力。對(duì)于軟件錯(cuò)誤的自動(dòng)化檢測(cè)和修補(bǔ)，現(xiàn)有技術(shù)存在以下方案，即不關(guān)心待測(cè)程序的內(nèi)部執(zhí)行情況，隨機(jī)的產(chǎn)生用例，觀察程序輸出是否與預(yù)期的相符合，但其缺陷是代碼覆蓋率低，因此其錯(cuò)誤檢測(cè)能力有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種代碼異常定位與處理方法，包括：

生成用例，然后向路徑約束條件中輸入錯(cuò)誤約束；

求解新的路徑約束條件，產(chǎn)生觸發(fā)軟件錯(cuò)誤的用例；

對(duì)外部函數(shù)進(jìn)行建模，監(jiān)控外部函數(shù)導(dǎo)致的符號(hào)傳遞；

通過(guò)符號(hào)傳遞定位代碼錯(cuò)誤。

優(yōu)選地，所述求解新的路徑約束條件，產(chǎn)生觸發(fā)軟件錯(cuò)誤的用例，進(jìn)一步包括，檢測(cè)當(dāng)前運(yùn)行路徑上的錯(cuò)誤的錯(cuò)誤約束，在當(dāng)前運(yùn)行路徑下當(dāng)錯(cuò)誤約束滿足時(shí)，則觸發(fā)錯(cuò)誤，且得到的解就是保證觸發(fā)錯(cuò)誤的用例。

優(yōu)選地，所述方法還包括：對(duì)待測(cè)程序進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)關(guān)鍵指令被執(zhí)行時(shí)，主動(dòng)在路徑約束條件中輸入錯(cuò)誤約束，并對(duì)錯(cuò)誤約束進(jìn)行標(biāo)記。

優(yōu)選地，當(dāng)所述代碼錯(cuò)誤為數(shù)組越限時(shí)，檢測(cè)數(shù)組越限錯(cuò)誤，追蹤符號(hào)傳遞，當(dāng)有符號(hào)作為索引對(duì)數(shù)組進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，查詢當(dāng)前棧幀范圍，獲得數(shù)組邊界，生成違反數(shù)組邊界要求的錯(cuò)誤約束，并輸入到當(dāng)前的路徑約束條件中；當(dāng)新的路徑約束條件滿足時(shí)，則觸發(fā)數(shù)組越限錯(cuò)誤；追蹤符號(hào)從其他變量傳遞到數(shù)組的索引；數(shù)組操作識(shí)別，即通過(guò)逆向分析，將x86架構(gòu)下的數(shù)組操作通過(guò)調(diào)整編譯選項(xiàng)而使得所有的數(shù)組操作都編譯為基址變址操作；檢測(cè)數(shù)組的合法范圍，如果數(shù)組操作在合法范圍內(nèi)則是合法的數(shù)組操作，否則數(shù)組越限，具體包括先進(jìn)行反匯編，再反編譯，獲得具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息的中間表達(dá)形式，再在中間表達(dá)形式的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)組識(shí)別，識(shí)別數(shù)組后使用棧幀范圍來(lái)作為數(shù)組邊界的近似。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提出了一種代碼異常定位與處理方法，在不降低代碼覆蓋率的前提下，提高了錯(cuò)誤定位效率，優(yōu)化了代碼錯(cuò)誤搜索過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的代碼異常定位與處理方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下文與圖示本發(fā)明原理的附圖一起提供對(duì)本發(fā)明一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述。結(jié)合這樣的實(shí)施例描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于任何實(shí)施例。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書限定，并且本發(fā)明涵蓋諸多替代、修改和等同物。在下文描述中闡述諸多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。出于示例的目的而提供這些細(xì)節(jié)，并且無(wú)這些具體細(xì)節(jié)中的一些或者所有細(xì)節(jié)也可以根據(jù)權(quán)利要求書實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的一方面提供了一種代碼異常定位與處理方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的代碼異常定位與處理方法流程圖。

本發(fā)明在代碼檢測(cè)系統(tǒng)中，通過(guò)產(chǎn)生用例而再現(xiàn)錯(cuò)誤，向路徑約束條件中輸入錯(cuò)誤約束，通過(guò)求解新的路徑約束條件，產(chǎn)生觸發(fā)軟件錯(cuò)誤的用例；然后對(duì)外部函數(shù)進(jìn)行建模，監(jiān)控外部函數(shù)導(dǎo)致的符號(hào)傳遞，而不增加約束，基于改進(jìn)的優(yōu)化路徑遍歷搜索方法更快地執(zhí)行到錯(cuò)誤路徑，從而能夠更快地檢測(cè)到代碼錯(cuò)誤。

代碼檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)當(dāng)前運(yùn)行路徑上的錯(cuò)誤的錯(cuò)誤約束，在當(dāng)前運(yùn)行路徑下當(dāng)錯(cuò)誤約束滿足時(shí)，則觸發(fā)錯(cuò)誤，且得到的解就是能保證觸發(fā)錯(cuò)誤的用例。代碼檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)待測(cè)程序進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)關(guān)鍵指令被執(zhí)行時(shí)，主動(dòng)在路徑約束條件中輸入錯(cuò)誤約束，并對(duì)錯(cuò)誤約束進(jìn)行標(biāo)記。

代碼檢測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)錯(cuò)誤檢測(cè)單元，分別支持不同類型的錯(cuò)誤檢測(cè)：數(shù)組越限、除零錯(cuò)誤、空指針引用錯(cuò)誤、函數(shù)參數(shù)錯(cuò)誤。數(shù)組越限檢測(cè)單元用于檢測(cè)數(shù)組越限錯(cuò)誤，追蹤符號(hào)傳遞，當(dāng)有符號(hào)作為索引對(duì)數(shù)組進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，查詢當(dāng)前棧幀范圍，獲得數(shù)組邊界，生成違反數(shù)組邊界要求的錯(cuò)誤約束，并輸入到當(dāng)前的路徑約束條件中；當(dāng)新的路徑約束條件滿足時(shí)，則觸發(fā)數(shù)組越限錯(cuò)誤。該數(shù)組越限檢測(cè)單元還用于符號(hào)索引追蹤，即追蹤符號(hào)從其他變量傳遞到數(shù)組的索引；數(shù)組操作識(shí)別，即通過(guò)逆向分析，將x86架構(gòu)下的數(shù)組操作通過(guò)調(diào)整編譯選項(xiàng)而使得所有的數(shù)組操作都編譯為基址變址操作；和數(shù)組邊界檢測(cè)，即檢測(cè)數(shù)組的合法范圍，如果數(shù)組操作在合法范圍內(nèi)則是合法的數(shù)組操作，否則數(shù)組越限，具體包括先進(jìn)行反匯編，再反編譯，獲得具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息的中間表達(dá)形式，再在中間表達(dá)形式的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)組識(shí)別，識(shí)別數(shù)組后使用棧幀范圍來(lái)作為數(shù)組邊界的近似。除零錯(cuò)誤檢測(cè)單元用于檢測(cè)除零錯(cuò)誤，將div(無(wú)符號(hào)除)和idiv(帶符號(hào)除)兩種指令視為關(guān)鍵指令，當(dāng)符號(hào)作為除數(shù)時(shí)，生成錯(cuò)誤約束，并輸入到路徑約束條件中，最后通過(guò)求解新路徑約束條件，獲得可以觸發(fā)除零錯(cuò)誤的用例。代碼檢測(cè)系統(tǒng)?？罩羔樢缅e(cuò)誤檢測(cè)單元用于檢測(cè)空指針引用錯(cuò)誤。當(dāng)一個(gè)符號(hào)作為地址被引用時(shí)，判斷地址是否與符號(hào)有關(guān)，并輸入到路徑約束條件中，通過(guò)求解新路徑約束條件，獲得可以觸發(fā)空指針引用錯(cuò)誤的用例。函數(shù)參數(shù)錯(cuò)誤檢測(cè)單元用于并對(duì)需要檢測(cè)的函數(shù)插樁，當(dāng)關(guān)鍵函數(shù)被調(diào)用且函數(shù)參數(shù)與符號(hào)相關(guān)時(shí)則生成錯(cuò)誤約束，并輸入到路徑約束條件中。為了對(duì)關(guān)鍵函數(shù)進(jìn)行插樁，代碼檢測(cè)系統(tǒng)利用插樁工具pin對(duì)導(dǎo)出關(guān)鍵函數(shù)的映像文件進(jìn)行插樁，當(dāng)映像文件加載時(shí)，搜索映像文件中關(guān)鍵函數(shù)的位置，再對(duì)關(guān)鍵函數(shù)插樁。

當(dāng)待測(cè)程序調(diào)用外部函數(shù)時(shí)，代碼檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)外部函數(shù)的地址，利用插樁工具提供的api獲得外部函數(shù)名。然后，根據(jù)外部函數(shù)的函數(shù)名判斷該函數(shù)是否有對(duì)應(yīng)的函數(shù)模型，如果沒有，則實(shí)際執(zhí)行該函數(shù)。如果有對(duì)應(yīng)的函數(shù)模型，判斷函數(shù)的參數(shù)是否與符號(hào)相關(guān)，如果函數(shù)的參數(shù)與符號(hào)相關(guān)，則執(zhí)行函數(shù)模型，追蹤符號(hào)傳遞，隨后進(jìn)行實(shí)際執(zhí)行。

在路徑遍歷搜索過(guò)程中，首先接受初始用例作為其參數(shù)。初始用例的邊界設(shè)置為0，表明執(zhí)行初始用例產(chǎn)生的路徑約束條件從深度0開始都被否定，以產(chǎn)生新的路徑約束條件。將初始用例加入到一個(gè)工作列表中；實(shí)際執(zhí)行待測(cè)程序，其輸入為初始用例，檢測(cè)初始用例能否觸發(fā)錯(cuò)誤。當(dāng)工作列表不為空時(shí)，則進(jìn)入頂層循環(huán)的動(dòng)態(tài)符號(hào)執(zhí)行；依據(jù)是用例的分值，從工作列表中選擇一個(gè)用例作為當(dāng)前動(dòng)態(tài)符號(hào)執(zhí)行的輸入，分值越高代表優(yōu)先級(jí)越高；對(duì)待測(cè)程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)符號(hào)執(zhí)行，并生成新的用例集合。對(duì)集合中每一個(gè)用例進(jìn)行實(shí)際執(zhí)行，檢測(cè)是否能夠觸發(fā)待測(cè)程序的錯(cuò)誤，并對(duì)每個(gè)新用例進(jìn)行評(píng)分。

為了檢測(cè)內(nèi)存函數(shù)錯(cuò)誤，代碼檢測(cè)系統(tǒng)首先將所有的輸入標(biāo)記為可疑點(diǎn)，表示所有的輸入都是不可信的，然后追蹤可疑點(diǎn)傳遞，當(dāng)可疑點(diǎn)數(shù)據(jù)作為源操作數(shù)的時(shí)候，將指令的目的操作數(shù)也標(biāo)記為可疑點(diǎn)。當(dāng)可疑點(diǎn)數(shù)據(jù)傳遞到內(nèi)存函數(shù)時(shí)，即可疑點(diǎn)數(shù)據(jù)作為內(nèi)存函數(shù)的參數(shù)時(shí)，則找到了內(nèi)存函數(shù)錯(cuò)誤。

在可疑點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上，采用一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存空間。給定一個(gè)虛擬地址addr，使用這個(gè)地址addr，找到可疑點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的字節(jié)位置，再找到字節(jié)中的位偏移。如果這1位為1，表示對(duì)應(yīng)的地址addr是可疑點(diǎn)數(shù)據(jù)，如果是0則表示該地址不是可疑點(diǎn)數(shù)據(jù)。然后對(duì)可疑點(diǎn)傳遞進(jìn)行追蹤。具體包括：注冊(cè)一個(gè)初始化回調(diào)函數(shù)，對(duì)追蹤可疑點(diǎn)傳遞所需要的臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化。該臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)內(nèi)存地址和寬度信息、寄存器、指令操作碼、指令類型。判斷是否是內(nèi)存讀取操作，如果是則根據(jù)讀取的內(nèi)存地址和內(nèi)存操作數(shù)的大小，而將這些信息存儲(chǔ)到臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；判斷是否是內(nèi)存修改操作，如果是則根據(jù)修改的內(nèi)存地址和內(nèi)存操作數(shù)的大小而將這些信息存儲(chǔ)到臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。獲得讀取的寄存器。將該寄存器信息存儲(chǔ)到臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。將該寄存器信息存儲(chǔ)到臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。將指令類型和指令操作碼信息存儲(chǔ)到臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。到臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找所有被讀取的寄存器和內(nèi)存地址，然后利用上述可疑點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查詢是否是可疑點(diǎn)。如果不是，則將記錄在臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的那些被修改的寄存器和內(nèi)存地址的可疑點(diǎn)信息全部刪除。如果有任何一個(gè)寄存器或者內(nèi)存地址是可疑點(diǎn)，則將記錄在臨時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里的那些被修改的寄存器和內(nèi)存地址全都標(biāo)記為可疑點(diǎn)。

對(duì)于空指針引用錯(cuò)誤檢測(cè)，本發(fā)明還提供了一種可選的方式：

步驟1：讀取源文件，對(duì)其進(jìn)行詞法分析和語(yǔ)法分析，利用輔助工具生成應(yīng)用的語(yǔ)法樹，根據(jù)所述語(yǔ)法樹生成反映應(yīng)用控制結(jié)構(gòu)的控制流圖，并根據(jù)所述語(yǔ)法樹創(chuàng)建應(yīng)用的符號(hào)表系統(tǒng)與類型系統(tǒng)，基于語(yǔ)法樹識(shí)別出應(yīng)用的全部可定位表達(dá)式，具體包括：基于語(yǔ)法樹識(shí)別出應(yīng)用的所有定義的符號(hào)以及所有使用的可定位表達(dá)式；識(shí)別所有定義的函數(shù)，并將識(shí)別的函數(shù)作為一個(gè)符號(hào)加入到相應(yīng)作用域中；識(shí)別所有定義的結(jié)構(gòu)體與聯(lián)合；并將識(shí)別出的結(jié)構(gòu)體與聯(lián)合作為一個(gè)符號(hào)加入到相應(yīng)作用域中；識(shí)別出結(jié)構(gòu)體與聯(lián)合的成員，并加入到相應(yīng)作用域中；識(shí)別所有定義的變量；其中，變量的類型為指針時(shí)，將變量作為一個(gè)指針類型符號(hào)添加到相應(yīng)的作用域中，將指針的引用作為一個(gè)待識(shí)別的變量；變量的類型為數(shù)組時(shí)，將變量作為一個(gè)數(shù)組類型符號(hào)添加到相應(yīng)的作用域中，將數(shù)組的每一個(gè)成員作為一個(gè)待識(shí)別的變量；變量的類型為結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合時(shí)，將變量作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體與聯(lián)合類型符號(hào)添加到相應(yīng)的作用域中，將結(jié)構(gòu)體與聯(lián)合的每一個(gè)成員作為一個(gè)待識(shí)別的變量；否則，將變量作為一個(gè)基本類型符號(hào)，添加到相應(yīng)的作用域中。基于語(yǔ)法樹識(shí)別出應(yīng)用的所有使用的可定位表達(dá)式，包括從語(yǔ)法樹上的后綴表達(dá)式節(jié)點(diǎn)識(shí)別所有使用的后綴表達(dá)式；從語(yǔ)法樹上的一元表達(dá)式節(jié)點(diǎn)識(shí)別所有使用的指針引用表達(dá)式。

對(duì)于識(shí)別出的可定位表達(dá)式，通過(guò)類型推導(dǎo)規(guī)則推導(dǎo)其類型。對(duì)于聲明的標(biāo)志符變量，根據(jù)其聲明可知其類型。對(duì)于復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的變量：(1)如果是數(shù)組，可知其元素的類型；(2)如果是指針，可知其指向的表達(dá)式的類型；(3)如果是結(jié)構(gòu)體，可知其每個(gè)域成員的類型；對(duì)于不能通過(guò)聲明識(shí)別的表達(dá)式，通過(guò)類型推導(dǎo)規(guī)則推導(dǎo)出其類型。

步驟2：根據(jù)控制流圖產(chǎn)生時(shí)的節(jié)點(diǎn)號(hào)順序，取控制流圖中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，如果所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則結(jié)束遍歷；所述生成函數(shù)摘要，對(duì)所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上第一次出現(xiàn)的變量，用基于區(qū)域的四元模型<variable，region，expression，domain>對(duì)所述變量進(jìn)行建模，并根據(jù)所述變量的類型進(jìn)行初始操作，包括：設(shè)置初始的區(qū)間值；若變量的類型是指針，設(shè)置其指向集合為空；其中，variable為被建模的所述變量，region為所述變量分配的抽象內(nèi)存區(qū)域，expression為符號(hào)表達(dá)式，domain為取值區(qū)間；對(duì)所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)的除作用域的指針之外的每一個(gè)指針，求其在所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的所有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)上的指向集合的并集，得到該指針在所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上的初始指向集合；其中，所述作用域?yàn)榉?hào)表系統(tǒng)中的作用域，用于存儲(chǔ)識(shí)別出的各類符號(hào)；對(duì)所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)的除作用域的變量之外的每一個(gè)變量，求其在所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的所有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)上的取值區(qū)間或區(qū)間集的并集，得到該變量在所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上的初始取值區(qū)間或初始區(qū)間集，然后判斷在所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上是否存在某個(gè)變量的初始取值區(qū)間或初始區(qū)間集為空，若存在，則標(biāo)記該節(jié)點(diǎn)為矛盾節(jié)點(diǎn)；若不存在，則根據(jù)所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句類型，對(duì)該節(jié)點(diǎn)上每個(gè)已獲得初始指向集合的指針進(jìn)行相應(yīng)的指針?lè)治?，?duì)該節(jié)點(diǎn)上的每個(gè)已獲得初始區(qū)間值或初始區(qū)間集的變量進(jìn)行相應(yīng)的區(qū)間運(yùn)算。其中，當(dāng)變量是基本類型時(shí)，用基于區(qū)域的四元模型對(duì)其進(jìn)行建模，根據(jù)其具體類型設(shè)置初始區(qū)間；變量是數(shù)組元素時(shí)，建立數(shù)組的region與該變量region的父子層次關(guān)系；變量是結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合類型時(shí)，建立結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合的region與該變量的region的父子層次關(guān)系；變量是指針類型時(shí)，設(shè)置其指向集合為空，設(shè)置其初始狀態(tài)為unsure。

若所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句類型為賦值語(yǔ)句，將指向集合的每一個(gè)抽象內(nèi)存區(qū)域，其取值區(qū)間為變量當(dāng)前的取值區(qū)間與右端表達(dá)式取值區(qū)間的并集；如果指向集合的抽象內(nèi)存區(qū)域類型為指針類型，則每一個(gè)抽象內(nèi)存區(qū)域的指向集合為當(dāng)前指向集合與右端表達(dá)式指向集合的并集；若所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句類型為條件語(yǔ)句，將該變量的每個(gè)成員作為一個(gè)被賦值變量，將右側(cè)表達(dá)式中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的成員作為為該成員賦值的右側(cè)表達(dá)式，如果被賦值變量的類型為基本類型，則根據(jù)被賦值變量的類型及右端表達(dá)式計(jì)算該賦值語(yǔ)句中表達(dá)式的取值區(qū)間，并將所述被賦值變量的取值區(qū)間重置為該新計(jì)算出的表達(dá)式的取值區(qū)間；若所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句類型為條件判斷語(yǔ)句，則對(duì)該節(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的每一指針取初始的可能指向集后，分析該節(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的每一指針在所述條件判斷語(yǔ)句中指向的可能集合和必然集合；對(duì)該節(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的每一變量取初始的可能集后，計(jì)算該節(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的每一變量在所述條件判斷語(yǔ)句中的取值的可能集和必然集，進(jìn)而得到該節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的控制流圖中真假分支上的所述變量取值情況；

所述生成函數(shù)摘要具體包括：生成函數(shù)摘要的前置約束條件；識(shí)別出需要被約束的、類型為指針的函數(shù)參數(shù)與全局變量；計(jì)算出被約束指針的弱約束條件。分析函數(shù)調(diào)用引起控制流發(fā)生改變的情況；計(jì)算函數(shù)的返回值。分析函數(shù)調(diào)用對(duì)指針類型形參與指針類型全局變量的指向關(guān)系與狀態(tài)的更新；分析函數(shù)調(diào)用對(duì)全局變量的數(shù)據(jù)流更新。

步驟3：根據(jù)所述函數(shù)摘要以及語(yǔ)法樹識(shí)別出全部的指針引用以及被引用的指針，并對(duì)每個(gè)被引用的指針創(chuàng)建空指針引用缺陷狀態(tài)機(jī)實(shí)例；在語(yǔ)法樹的一元表達(dá)式節(jié)點(diǎn)上識(shí)別出指針引用，以及被引用的指針；在語(yǔ)法樹的后綴表達(dá)式節(jié)點(diǎn)上識(shí)別出的指針引用，以及被引用的指針；在語(yǔ)法樹的一元表達(dá)式節(jié)點(diǎn)上識(shí)別出函數(shù)調(diào)用表達(dá)式；如果函數(shù)調(diào)用表達(dá)式對(duì)應(yīng)的被調(diào)用函數(shù)有函數(shù)摘要時(shí)，則獲取函數(shù)摘要的前置約束條件，以及所述前置約束條件中全部被約束變量，將與所述被約束變量對(duì)應(yīng)的實(shí)參或全局變量作為被引用的指針；如果函數(shù)調(diào)用表達(dá)式對(duì)應(yīng)的被調(diào)用函數(shù)沒有函數(shù)摘要時(shí)，將傳遞給被調(diào)用函數(shù)的所有指針類型參數(shù)作為被引用的指針。

步驟4：基于控制流圖運(yùn)行空指針引用缺陷狀態(tài)機(jī)實(shí)例，在控制流圖的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，根據(jù)區(qū)間運(yùn)算、指針?lè)治龅慕Y(jié)果對(duì)每個(gè)缺陷狀態(tài)機(jī)實(shí)例進(jìn)行狀態(tài)遷移，確定安全指針引用集合、空指針引用集合、不確定的指針引用集合。

其中，賦值表達(dá)式的指針?lè)治雠c區(qū)間運(yùn)算過(guò)程具體包括：

判斷等號(hào)左側(cè)表達(dá)式的類型，若等號(hào)左側(cè)表達(dá)式為指針解引用，則根據(jù)等號(hào)右側(cè)不同表達(dá)式信息進(jìn)行區(qū)間運(yùn)算與指針?lè)治觯蝗舻忍?hào)左側(cè)表達(dá)式為指針變量，則根據(jù)等號(hào)右側(cè)不同表達(dá)式信息進(jìn)行區(qū)間運(yùn)算與指針?lè)治觯蝗舻忍?hào)左側(cè)表達(dá)式為復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，根據(jù)等號(hào)右側(cè)不同表達(dá)式信息進(jìn)行區(qū)間運(yùn)算與指針?lè)治?；否則，將等號(hào)左側(cè)表達(dá)式的類型為基本數(shù)據(jù)類型，根據(jù)等號(hào)右側(cè)不同表達(dá)式信息進(jìn)行區(qū)間運(yùn)算與指針?lè)治觥?/p>

當(dāng)左側(cè)表達(dá)式的類型為基本數(shù)據(jù)類型時(shí)，如果右側(cè)是指針解引用，則獲得右側(cè)被引用指針的指向集合，求得指向集合所指向的抽象內(nèi)存區(qū)域的符號(hào)取值的并集，將左側(cè)變量的抽象內(nèi)存區(qū)域的符號(hào)取值更新為所得并集；否則，將左側(cè)變量的抽象內(nèi)存區(qū)域的符號(hào)取值更新為右側(cè)表達(dá)式的符號(hào)取值。當(dāng)左側(cè)表達(dá)式的類型為被引用指針時(shí)，獲得左側(cè)被引用指針的指向集合，獲得指向集合對(duì)應(yīng)的抽象內(nèi)存區(qū)域集合；如果抽象內(nèi)存區(qū)域均已被處理，結(jié)束對(duì)左側(cè)是指針解引用的賦值語(yǔ)句的處理；否則，取抽象內(nèi)存區(qū)域集合中一個(gè)未被處理的抽象內(nèi)存區(qū)域，然后判斷左側(cè)表達(dá)式類型是否為復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，如果是，對(duì)抽象內(nèi)存區(qū)域根據(jù)等號(hào)右側(cè)不同表達(dá)式信息進(jìn)行區(qū)間運(yùn)算，如果不是，對(duì)抽象內(nèi)存區(qū)域根據(jù)等號(hào)右側(cè)不同表達(dá)式信息進(jìn)行區(qū)間運(yùn)算與指針?lè)治?。左?cè)表達(dá)式的類型為指針變量時(shí)，將左側(cè)指針變量對(duì)應(yīng)的抽象內(nèi)存區(qū)域的指向集合置為空；判斷右側(cè)表達(dá)式是否為變量地址，若為變量地址，將右側(cè)地址變量對(duì)應(yīng)的抽象內(nèi)存區(qū)域添加到左側(cè)指針的抽象內(nèi)存區(qū)域的指向集合，左側(cè)指針的抽象內(nèi)存區(qū)域的取值為非空；若不為變量地址，分析右側(cè)指針表達(dá)式的指向集合與取值，將右側(cè)表達(dá)式的指向集合賦予給左側(cè)指針的抽象內(nèi)存區(qū)域的指向集合，將右側(cè)表達(dá)式的取值賦值給左側(cè)指針的抽象內(nèi)存區(qū)域的取值。

函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句的指針?lè)治雠c區(qū)間運(yùn)算過(guò)程具體包括：獲得被調(diào)用函數(shù)的函數(shù)摘要；獲得函數(shù)摘要的后置約束條件，獲得后置約束條件中產(chǎn)生了副作用的引用類型的函數(shù)參數(shù)與全局變量；對(duì)產(chǎn)生了副作用的引用類型的函數(shù)參數(shù)與全局變量，基于后置約束條件更新其區(qū)間取值與指向信息。

在進(jìn)行過(guò)程間分析創(chuàng)建函數(shù)摘要時(shí)，考慮到全部的被分析函數(shù)作用域內(nèi)的變量包括頂級(jí)變量與成員變量。同時(shí)考慮到每個(gè)被約束變量的弱約束條件以。因此函數(shù)摘要的前置約束條件約束的變量是被解引用的指針類型的函數(shù)參數(shù)與全局變量、以及它們是指針類型的成員；函數(shù)摘要的后置約束條件是被該函數(shù)副作用影響的對(duì)指針類型的參數(shù)與全局變量及它們的成員；函數(shù)摘要的特征信息包括函數(shù)的返回值、控制流終止信息。

在面向?qū)ο蟪绦蛑?，?duì)象是面向?qū)ο蟪绦蜻\(yùn)行時(shí)的基本活動(dòng)單位。因此本發(fā)明另一方面對(duì)每個(gè)類容器中的語(yǔ)句結(jié)合所屬對(duì)象的可疑率信息，區(qū)分不同類中具有相同覆蓋信息語(yǔ)句的可疑率，首先提取對(duì)象可疑率信息的提取方法；對(duì)象可疑率信息與語(yǔ)句頻率信息的結(jié)合方法。

在可疑率提取過(guò)程中，首先執(zhí)行多條失敗用例和多條成功用例，搜集每個(gè)對(duì)象的過(guò)程調(diào)用執(zhí)行軌跡；然后，把每個(gè)對(duì)象的過(guò)程調(diào)用執(zhí)行軌跡劃分為窗口大小為3的過(guò)程調(diào)用序列，根據(jù)用例執(zhí)行信息，生成過(guò)程調(diào)用序列頻率信息。使用四元組(aep，anp，aef，anf)表示過(guò)程調(diào)用序列頻率信息，其中aep，anp分別表示成功用例執(zhí)行和未執(zhí)行過(guò)程調(diào)用序列的數(shù)量，aef，anf分別表示失敗用例執(zhí)行和未執(zhí)行過(guò)程調(diào)用序列的數(shù)量。

然后，基于過(guò)程調(diào)用序列頻率信息以及搜集到的調(diào)試執(zhí)行結(jié)果向量，設(shè)計(jì)度量公式：

其中pass(p)＝aep/(anp+aep)表示成功用例執(zhí)行過(guò)程調(diào)用序列p的百分比，fail(p)＝aef/(anf+aef)表示失敗用例執(zhí)行過(guò)程調(diào)用序列p的百分比。

然后，利用上述計(jì)算的過(guò)程調(diào)用序列可疑率量化對(duì)象的可疑率信息：搜集每個(gè)對(duì)象的過(guò)程調(diào)用序列集合，把屬于同一個(gè)類的所有對(duì)象的過(guò)程調(diào)用序列集合合并為一個(gè)類的過(guò)程調(diào)用序列集合，該集合描述了該類在程序中的執(zhí)行行為；然后，把類的過(guò)程調(diào)用序列集合s(c)的平均可疑率作為該對(duì)象的可疑率w(c)：

w(c)＝∑p∈s(c)w(p)/t；

其中t＝為s(c)中元素的個(gè)數(shù)。

把每條語(yǔ)句按照基于失敗用例執(zhí)行數(shù)目的分組策略分成若干組。通過(guò)分組策略，防止排名靠后的可疑語(yǔ)句結(jié)合對(duì)象可疑率信息后排名高于錯(cuò)誤語(yǔ)句。

根據(jù)分組策略，假設(shè)將可疑語(yǔ)句分為1-n組，標(biāo)記為g0，g1，g2，……，gn-1。gi中的下標(biāo)i表示有i個(gè)失敗用例執(zhí)行了gi組內(nèi)的可疑語(yǔ)句。每條可疑語(yǔ)句只包含在一個(gè)組內(nèi)，可疑語(yǔ)句和組具有多對(duì)一的映射關(guān)系。給定語(yǔ)句s，算法的可疑率計(jì)算方式如下。

在上述公式中，tf代表失敗用例的總數(shù)，c(s)表示包含語(yǔ)句s的類。w()表示相應(yīng)對(duì)象的可疑率，m(s)表示由頻率錯(cuò)誤定位過(guò)程計(jì)算得到的語(yǔ)句s可疑率；并且當(dāng)s∈gi時(shí)，ti＝1；否則ti＝0。

在結(jié)合函數(shù)嵌套路徑信息的錯(cuò)誤定位中，將函數(shù)嵌套路徑信息與程序頻率信息相結(jié)合，然后提供失效相關(guān)的函數(shù)嵌套路徑信息作為上下文信息，緩解程序頻率信息的局限性對(duì)錯(cuò)誤定位效果的影響。

給定被測(cè)程序和相應(yīng)的用例集，首先搜集函數(shù)嵌套邊剖面信息，構(gòu)建加權(quán)的函數(shù)嵌套圖；然后，利用過(guò)程間函數(shù)嵌套路徑遍歷搜索算法搜索錯(cuò)誤語(yǔ)句，對(duì)可疑語(yǔ)句在排序中的審查順序進(jìn)行重新定義，并利用函數(shù)嵌套路徑信息將審查的語(yǔ)句關(guān)聯(lián)起來(lái)。

給定被測(cè)程序以及相應(yīng)的用例集，靜態(tài)分析源代碼，獲得相應(yīng)的函數(shù)嵌套圖。在函數(shù)嵌套圖中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示—個(gè)函數(shù)，每條邊對(duì)一個(gè)函數(shù)嵌套關(guān)系。插樁源代碼，執(zhí)行相應(yīng)的用例集，搜集函數(shù)嵌套剖面信息，即每條函數(shù)嵌套邊的執(zhí)行信息。根據(jù)函數(shù)嵌套剖面信息，計(jì)算函數(shù)嵌套圖中每條邊的權(quán)重，建立加權(quán)的函數(shù)嵌套圖?；诩訖?quán)的函數(shù)嵌套圖，按照預(yù)定義遍歷算法搜索錯(cuò)誤，并記錄搜索錯(cuò)誤過(guò)程中要檢測(cè)的可疑語(yǔ)句以及相應(yīng)的函數(shù)嵌套路徑信息。將搜索過(guò)程中要審查的可疑語(yǔ)句進(jìn)行定位錯(cuò)誤。

在已有函數(shù)嵌套圖g(p)＝<m,e>的基礎(chǔ)上，eij表示從mi到mj的嵌套關(guān)系。函數(shù)嵌套邊執(zhí)行剖面信息構(gòu)建加權(quán)的函數(shù)嵌套圖。在加權(quán)函數(shù)嵌套圖中，每條函數(shù)嵌套邊具有一個(gè)權(quán)重，該權(quán)重表示相鄰兩個(gè)函數(shù)節(jié)點(diǎn)關(guān)系的緊密程度。如果用例t執(zhí)行了eij對(duì)應(yīng)的函數(shù)嵌套，則記為eij被用例t所覆蓋。給定用例集t＝tp∪tf其中表示tp成功調(diào)試用集，tf表示失敗用例集。ep(eij)＝{θ(eij，t1)，θ(eij，t2)，…θ(eij，tn)}表示調(diào)用邊eij的執(zhí)行剖面信息。當(dāng)用例tk覆蓋了eij時(shí)，θ(eij，tk)＝1；反之，θ(eij，tk)＝0。成功用例集tp和失敗用例集tf關(guān)于eij執(zhí)行剖面信息分別記為epp(eij)和epf(eij)，通過(guò)以下方法分別計(jì)算eij關(guān)于成功用例集和失敗用例集的執(zhí)行次數(shù)esp(eij)和esf(eij)：

采用esp(eij)和esf(eij)的平均值作為每條調(diào)用邊eij的權(quán)值：

wt(eij)＝(esp(eij)和esf(eij))/2

在基于基于加權(quán)的函數(shù)嵌套路徑的搜索時(shí)，通過(guò)遍歷加權(quán)函數(shù)嵌套圖搜索錯(cuò)誤語(yǔ)句，同時(shí)搜集相關(guān)的函數(shù)嵌套路徑信息作為上下文幫助理解錯(cuò)誤；重新定義中語(yǔ)句的排序，將獨(dú)立的不相關(guān)的語(yǔ)句進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

1.首先按照原排序選擇具有高可疑率的語(yǔ)句，或者屬于同一個(gè)函數(shù)的具有相同可疑率的語(yǔ)句，將包含這些語(yǔ)句的函數(shù)入棧，并作為加權(quán)函數(shù)嵌套圖中搜索的起點(diǎn)。

2.基于搜索起始節(jié)點(diǎn)，首先深度優(yōu)先搜索它的父節(jié)點(diǎn)，最多遍歷三層深度。在遍歷每層函數(shù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，在該函數(shù)中具有較高可疑率的語(yǔ)句將按照順序進(jìn)行審查，如果檢測(cè)的語(yǔ)句中包含錯(cuò)誤語(yǔ)句，則遍歷算法停止；否則把該函數(shù)節(jié)點(diǎn)入棧，并選擇具有最大權(quán)重的鄰接邊作為要遍歷的下一條邊。當(dāng)沒有邊可以遍歷或者深度己經(jīng)超過(guò)3時(shí)，回溯到棧中存放的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)重復(fù)上述遍歷的過(guò)程。

3.當(dāng)遍歷完該節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，并未搜索到錯(cuò)誤語(yǔ)句，重復(fù)步驟2中的搜索過(guò)程深度優(yōu)先遍歷它的子節(jié)點(diǎn)。

4.記錄這一輪遍歷錯(cuò)誤語(yǔ)句過(guò)程中需要審查的代碼，以及相應(yīng)函數(shù)嵌套路徑信息。如果遍歷完相關(guān)函數(shù)節(jié)點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤語(yǔ)句，則從步驟1開始繼續(xù)這個(gè)過(guò)程，直到檢查到錯(cuò)誤語(yǔ)句為止。

對(duì)于步驟2和步驟3，在選擇下一條要遍歷的函數(shù)嵌套邊以及每個(gè)函數(shù)節(jié)點(diǎn)所要審查的可疑語(yǔ)句時(shí)，使用了如下啟發(fā)式過(guò)程：

在每次選擇下一個(gè)函數(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷時(shí)，應(yīng)選擇未遍歷的函數(shù)嵌套邊，以及至少一條失敗用例執(zhí)行了該函數(shù)嵌套邊，而且該函數(shù)嵌套邊具有最大的權(quán)值。在遍歷函數(shù)節(jié)點(diǎn)所包含的可疑語(yǔ)句時(shí)，只記錄如下可疑語(yǔ)句：在當(dāng)前函數(shù)節(jié)點(diǎn)里未檢査，而且具有最高可疑率；在排序到這一輪遍歷的起始節(jié)點(diǎn)所記錄語(yǔ)句的排序距離不超過(guò)所有語(yǔ)句數(shù)量的10％。

綜上所述，本發(fā)明提出了一種代碼異常定位與處理方法，在不降低代碼覆蓋率的前提下，提高了錯(cuò)誤定位效率，優(yōu)化了代碼錯(cuò)誤搜索過(guò)程。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算系統(tǒng)上，或者分布在多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算系統(tǒng)可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)中由計(jì)算系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說(shuō)明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。