[发明专利]一种基于源代码的程序自动插桩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于源代码的程序自动插桩方法，属于计算机软件应用领域。

背景技术

军工软件、航天航空软件、工业控制软件等具有高可靠性要求的软件领域都需要使用白盒测试的方法对软件进行详细的测试，覆盖率是衡量软件质量的重要指标。程序插桩是实现覆盖率测试的一种重要方法。程序插桩的基本测试原理就是在不破坏原有程序逻辑完整性的前提下，在程序的相应位置上插入一些探针，实质上就是进行信息采集的代码段，可以是赋值语句或采集覆盖信息的函数调用。通过探针的执行并输出程序的运行特征数据。基于对这些特征数据的分析，以达到揭示程序内部行为和特性的目的。

基于源代码插桩的动态覆盖测试主要是通过手动方式进行插桩，用户手动在源程序需要获取程序运行信息的地方写入信息采集代码段(代码段可以是覆盖信息采集函数调用，也可以是简单的赋值语句)完成代码插装工作，然后编译链接程序时需将包含覆盖信息采集功能函数的库链接进来，采用手工方式的缺点在于破坏源程序，在不进行测试时，需要删除插入的代码或使用宏定义方式屏蔽插入的代码，尤其在程序规模较大时，手动插桩方式比较繁琐和低效，更容易发生覆盖不全的情况。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有手动插桩的不足，提出一种基于源代码的程序自动插桩方法，不破坏源程序，插桩准确度和针对性高，能够有效减少工作量，提高效率。

本发明的技术解决方案：一种基于源代码的程序自动插桩方法，步骤如下：

步骤一：将待插桩C源代码进行宏展开；

步骤二：根据插桩需求明确插桩切入点，为每个插桩切入点编写插桩语法规则；

步骤三：利用语法分析生成器将插桩语法规则转化为插桩程序，运行插桩程序对源代码进行自动插桩，完成源代码的程序自动插桩。

所述步骤一的实现方法为：

(2.1)编写宏展开词法分析规则，生成词法分析器；

(2.2)使用词法分析器，把头文件中定义的宏在源文件中展开。

所述步骤二的实现方法为：

(3.1)根据插桩需求选择覆盖准则，所述覆盖准则为判定覆盖、跳转覆盖或例程覆盖；

(3.2)根据覆盖准则确定插桩切入点位置，具体确定方法如下：

a)如果覆盖准则为判定覆盖，则选择if语句、else if语句、else语句以及case语句开始或结束处作为插桩切入点；

b)如果覆盖准则为跳转覆盖，则插桩切入点在goto语句、continue语句、break语句之前；

c)如果覆盖准则为例程覆盖，则插桩切入点在每个函数的入口和出口处；

(3.3)为每个插桩切入点编写插桩语法规则。

所述步骤(3.3)的实现方法如下：

(4.1)为每行代码编写解析规则，对待插桩C源代码进行解析，所述解析规则如下：

<产生式头>：<产生式体>

(4.2)利用语法制导翻译方法对产生式进行解析，为每个产生式增加插桩语义动作，得到每个插桩切入点的插桩语法规则如下：

<产生式头>：<产生式体>{语义动作}。

所述步骤(4.2)中，增加插桩语义动作时要保证插装前后的语法结构等价，插装前后的语义相同。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明在对源代码文件进行完整的词法分析和语法分析的基础上进行自动插桩，保证了对源码插桩的准确度和针对性，能够解决手动插桩工作量大，效率低下，插桩不完全的问题。

(2)本发明采用语法制导翻译方案来描述插装的行为，具有简洁、清晰、容易实现和容易验证正确性等特点，同时不破坏源程序，不进行测试时，不需要删除插入的代码或使用宏定义方式屏蔽插入的代码，能够有效减少工作量，提高效率。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

本发明提出一种基于源代码的程序自动插桩方法，如图1所示，具体步骤如下：

步骤一、对被插桩C源代码文件进行预处理

(1)编写宏展开词法分析规则，生成词法分析器；

(2)使用词法分析器进行宏扩展，把头文件中定义的宏在源文件中展开；

例如：源文件中包含宏定义，特别是一些具有分支路径的宏定义，需要将宏在源文件中展开，如果不进行宏展开可能导致覆盖统计不全。

步骤二、插桩切入点确定及编写插桩语法规则

(1)根据插桩需求明确插桩切入点