MISRA編碼標(biāo)準(zhǔn)和靜態(tài)代碼分析器

近年來，軟件質(zhì)量、安全和保障已成為重中之重。在我們之前的文章中，我們已經(jīng)提到了歷史上的一些事件，這些事件既造成了巨大的經(jīng)濟損失，也造成了人員死亡。Ariane 5的爆炸，Therac-25放射治療機使患者暴露于 20，000 拉德的過量劑量，89 人因豐田的過錯而死亡。所有這些故事都有一個共同點：導(dǎo)致巨大損失的軟件錯誤。

那么什么是 MISRA？

最初，MISRA（汽車行業(yè)軟件可靠性協(xié)會）成立的目的是為道路車輛中使用的微控制器設(shè)計一套軟件開發(fā)指南。從那時起，它就被應(yīng)用于汽車工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、航空航天和國防等所有對可靠性和安全性至關(guān)重要的領(lǐng)域。MISRA 標(biāo)準(zhǔn)是由一組規(guī)則和建議組成的文檔，C 和 C++ 開發(fā)人員在開發(fā)其應(yīng)用程序時應(yīng)遵守這些規(guī)則和建議。MISRA-C:1998 版本有127條規(guī)則。

所有這些規(guī)則都可以分為以下幾類：

強制的

必需 – 允許偏離規(guī)則（但建議記錄在案）

咨詢——非強制性

（來源： 什么是 MISRA 以及如何烹飪）

首先要提到的是，MISRA 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用應(yīng)該在開發(fā)過程真正開始之前就開始，并且只有在真正需要的時候才開始。在其他情況下，特別是當(dāng)代碼庫足夠大并且不打算在嵌入式系統(tǒng)上使用時，開發(fā)人員將不得不進行漫長而乏味的重構(gòu)。為什么這樣？

WinMerge 的源代碼長約 25 萬行 C 和 C++ 代碼。這是一個小項目，但是將if語句的主體括在花括號中的規(guī)則在其中被破壞了大約 2000 次。有 127-228 條這樣的規(guī)則（取決于標(biāo)準(zhǔn)的版本）。

Nana 是一個用于創(chuàng)建圖形用戶界面的跨平臺庫，其源代碼長度不到 10 萬行。在這個項目中，同樣的規(guī)則被打破了大約三千次。

除了關(guān)于花括號的規(guī)則之外，還有一些規(guī)則：

不得使用 continue 語句；

每個 switch 語句都應(yīng)該有一個默認標(biāo)簽；

不得使用 goto 語句；

所有 if 。.. else if 結(jié)構(gòu)都應(yīng)以 else 子句終止；

那么，它是用來做什么的呢？

但是，這些規(guī)則并不意味著讓開發(fā)人員的生活更加艱難。這些是用鮮血寫成的規(guī)則，它們用于使安全關(guān)鍵代碼不易出現(xiàn)錯誤。這個想法是簡單而清晰的代碼不太可能包含錯誤。以下是一些作為證據(jù)的診斷示例：

賦值運算符不得用于返回布爾值的表達式；

所有非 void 的函數(shù)都應(yīng)該返回一個值；

循環(huán)計數(shù)器不應(yīng)具有本質(zhì)上的浮動類型；

一個函數(shù)最后應(yīng)該有一個退出點；

遵循 MISRA 指南將有助于提高軟件的可靠性。但是，不熟悉 MISRA 的人可能想知道它是如何使用的。你真的必須記住所有這 127 條規(guī)則嗎？這就是靜態(tài)分析器可以提供幫助的地方。

靜態(tài)分析的目的是什么？

手動檢查代碼是否符合 MISRA 標(biāo)準(zhǔn)是一項漫長而乏味的工作。但實際上你不必記住所有這些規(guī)則。靜態(tài)代碼分析器可以為您完成所有工作。

靜態(tài)代碼分析是檢測計算機程序源代碼中的錯誤和小缺陷的過程。它可以被視為自動代碼審查。一些靜態(tài)分析器可以檢查代碼是否符合 MISRA 規(guī)則，正是這些工具將幫助您找到并修復(fù)程序中所有不符合規(guī)則的點。為此，您只需使用分析儀檢查您的項目并研究檢查結(jié)束時生成的分析報告。下面我將簡要演示如何使用 PVS-Studio 分析器和項目 Shairport 作為示例來執(zhí)行此操作。PVS-Studio 可在此處下載。

克隆存儲庫。

運行構(gòu)建配置腳本。

在跟蹤模式下運行 PVS-Studio 并構(gòu)建項目。

根據(jù)上一步的結(jié)果分析項目文件。

將日志轉(zhuǎn)換為 html。

完畢。我們現(xiàn)在可以查看日志。

所以，我們今天了解了 MISRA：我們查看了一些規(guī)則，討論了為什么需要這些指南，如何將它們應(yīng)用到您的項目中，等等。我希望這篇文章足夠有趣，不會讓你昏昏欲睡，而且仍然能提供豐富的信息，讓作者的工作值得。希望現(xiàn)在您對 MISRA 是什么以及需要什么靜態(tài)代碼分析器有了更好的理解。

審核編輯：郭婷