C++Test代碼靜態(tài)檢查規(guī)則制作方法

作者：orangeRed3Stones
唐風
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1  前言

    在一個團隊進行軟件開發(fā)的過程中，一般都會制定一個大家共同遵守的編碼規(guī)范，程序員遵循良好的編碼規(guī)范寫程序有很多好處：

    1.有助于程序的維護，降低軟件生命周期成本，符合項目管理的規(guī)律；
    2.使團隊中相關人員的流動對項目的影響盡可能小，有利于項目的控制與管理
    3.提高程序的可讀性，有利于相關設計人員交流，提高軟件質(zhì)量
    4.有利于形成可管理，可重用的團隊后備資源
    5.有利于軟件工程相關產(chǎn)品元素的SCM

    并且，通過建立代碼編寫規(guī)范，可以提高程序的可靠性、可讀性、可修改性、可維護性、一致性，保證程序代碼的質(zhì)量，繼續(xù)軟件開發(fā)成果，充分利用資源。提高程序的可繼續(xù)性，使開發(fā)人員之間的工作成果可以共享。這是遵守規(guī)范進行代碼編寫是程序員的基本素質(zhì)。

    如果對編碼規(guī)范進行人肉檢查，無疑是非常費時費力，效果不好。使用自動化的工作來進行檢查顯然是一個更好的執(zhí)行方法。為了這個目標，我們就研究了下使用C++ Test進行代碼靜態(tài)檢查。

    C++Test是一個C/C++自動單元測試工具，自動測試C/C++類、函數(shù)或部件，自動生成測試用例、測試驅(qū)動程序或樁調(diào)用，無需手工編寫。C++Test能夠自動測試代碼構造（白盒測試）、測試代碼的功能性（黑盒測試）和維護代碼的完整性（回歸測試），并提供自動覆蓋率測試。同時C++Test還是一個C/C++編程規(guī)范自動檢查工具，它內(nèi)置了800多條業(yè)界規(guī)則，同時可以圖形化地定制自己的規(guī)則，C++ Test進行靜態(tài)測試（自動編程規(guī)范檢查）有以下優(yōu)點：
    1.Pattern Matching(自動代碼走查)
    2.內(nèi)置800多條業(yè)界有名的C/C++規(guī)則（大量規(guī)則來自于多家世界著名電信公司的編程規(guī)范，以及世界權威的編程規(guī)范資料），可實現(xiàn)自動的圖形化代碼編程規(guī)范檢查
    3.使用RuleWizard圖形化建立自定義代碼規(guī)則的功能。客戶可以很方便建立并保存一整套自己的代碼編程規(guī)范（團隊經(jīng)驗），從而保證團隊經(jīng)驗不會因為人員變動而流失。與此同時避免了編程人員為了保存團隊的代碼編程規(guī)范而浪費大量時間人工編寫script
Bug Detective（Flow Analysis）
    4.Hot Spot技術（“熱點”技術）。C++Test通過自帶的“熱點”包，用回溯的方式自動模擬運行程序中的執(zhí)行路徑，從而精確高速地找到程序存在問題的位置；例如，我們不允許程序中存在“/0”的運算部分，由此凡是程序中“/var”的部分都有可能因為var是0而造成程序邏輯錯誤（其中“/var”的型態(tài)就稱為程序中的“熱點”），此時，C++Test會自動搜索程序中所有“/var”的運算型態(tài)，并回溯運行程序中的執(zhí)行路徑，找到所有致使var變成0的路徑，從而精確地找到程序中的錯誤。

2. 定制規(guī)則

        C++ Test內(nèi)置了300多個靜態(tài)測試項，一般的情況下其實也就夠用了。但是如果有特殊的測試要求，動輒幾十K的代碼，用眼睛看，腦子想，太辛苦，也不“安全”。如果我們用C++Test圖形化的RuleWizard，結合公司的編碼規(guī)范來制定規(guī)則，一來方便，高效，二來可以節(jié)約人工檢查所帶來的不必要的成本。Rule的創(chuàng)建有2種方式，一種是手工寫規(guī)則，讓RuleWizard去幫你生成規(guī)則（最好別用autocreate，因為C++Test的智能化還很欠缺）。我這里主要重點放在自己寫規(guī)則方面，下面介紹基本步驟：

2.1 C++Test的基本設置

首先使用C++Test靜態(tài)規(guī)則集檢查必須要進行一些簡單的設置

新建工程：選擇VS6.0或者VS.NET工程文件，或者打開一個已有的工程（是原來已經(jīng)建立的C++Test工程，后綴名為*.cpf）

配置工程，引入需要包含的頭文件文件夾 。


測試選項的篩選，Enable Coding Standards(靜態(tài)測試)，Enable Unit Testing（單元測試），選擇靜態(tài)測試，去掉單元測試的選項。

2.2 默認規(guī)則


   
    C++Test內(nèi)置了800多條規(guī)則包括Effective C++,Security等各個方面的C++規(guī)則，應該能夠滿足大多數(shù)公司編碼規(guī)范，啟用某某規(guī)則只要勾選checkbox即可。另外，如果不會寫規(guī)則的話，也可以參看默認的規(guī)則和C++Test的manual在\Parasoft\C++Test\manuals\rulewizard文件夾下。

2.3 制作規(guī)則

    首先介紹一下基本規(guī)則的制作方法

 

   
    在出現(xiàn)的對話框中Dictionary選擇C,C++,還有一個選項是C++Test一般用于C++文本規(guī)則的制作，Rule Creation選擇By Node，Auto-Create用于手動書寫代碼而自動生成規(guī)則，但是自動生成的規(guī)則往往不盡人意，所以一般不用。Node Selections選擇if，因為此次書寫的規(guī)則跟if有關，完成了點擊ok。



    以上制作的規(guī)則是在邏輯表達式中常量應該放==號的左邊，這樣可以避免漏寫一個“=”號后造成分支判斷出現(xiàn)永真或者永假式即：

    以上條件判斷永遠只會走 return (ERROR)這個分支。

2.4  Rulewizard定義的基本組成部分

 
Node：規(guī)則的基本組成部分，通過Node你可以很清楚的知道它的功能。比如表達式a=b、變量的類型測試分為：
parentNode：規(guī)則中的主分支Node或者次分支的主Node。內(nèi)容可以是表達式、變量、函數(shù)等
childNode：規(guī)則的組成單元。
Commands：用來在Node和Nodes之間建立關聯(lián)關系。形象一點就是點中一個Node然后右鍵顯示出的快捷菜單的上半部分。如下圖：

 
介紹一下主要的Command
    Collector:集合。這個概念更像數(shù)學中的集合而不是Java中的廣義集合。滿足一定條件的數(shù)據(jù)或者方法或者變量的全體。比如，所有被聲明過的變量，如下圖


 
    isDecl是用來返回前邊的node是不是一個聲明。那么body的membervariable返回了所有的包涵指定類型變量得語句（包括 變量付值、聲明、判斷等）那么這個圖被理解為，所有不是聲明得語句內(nèi)使用的變量的集合。
沒有被聲明的變量，如下圖。


 
    這里的意思是所有作為聲明語句的變量的集合。

    那么通常情況下，A集合和B集合應該是相等的，也就是說所有被聲明過的變量（B集合內(nèi)容）應該都被使用/賦值/判斷（A集合的內(nèi)容）。
    Node Set:Node對Node集合的處理。分為Union（合并）、Intersection（交叉）、Difference（差值，左差/右差）、Xor（異或）。如下圖：


 
如果 滿足這個規(guī)則，那么輸出相應得警告信息。
Output：如果滿足check的條件，向用戶返回一個消息（箭頭表示）




 
2.5  導入已制作的規(guī)則


 


選擇已制作規(guī)則的文件夾，添加完畢后啟用
 
2.6  運行已制作的規(guī)則

    當導入制作好的規(guī)則后，點擊toolbar上的運行button（三角形的按鈕）即可對工程進行靜態(tài)測試.
    運行完畢后，出現(xiàn)出錯信息，并且出錯的行號和出錯的文件也被指明出來了



    以上是針對規(guī)則全局常量命名必須大寫：


 

3 使用Python制作復雜規(guī)則

    Python作為時下流行的腳本語言之一，以其超強的適應性，超大的功能性，超凡的擴容性，超常的簡易性，超強的功能性等著稱。它幾乎無所不能。內(nèi)核小巧，但卻擁有足夠的基本程序塊用于設計大部分應用軟件。而且在某些情況下該程序語言還可以擴充與 C，C++ 和 Java 語言并用，因此沒有它編不了的程序。 Python 解釋器還帶有極為強大的補充模塊庫，用于擴充語言能力，進行網(wǎng)絡通訊、文本處理和規(guī)則表達式匹配。

    C++ Test結合其對的Python腳本的支持，所以可擴展性非常強大。至于Python語言的語法本身，本文就不過多闡述，請參看《Python編程金典》等Python相關書籍。

3.1 C++Test添加Python腳本有兩種方式

    1. 作為輸出組件添加（右鍵單擊Node，點Create Output> Method），這種方式主要用于一些規(guī)則中需要輸出特殊的變量，而用RuleWizard中的Create Output>Display無法實現(xiàn)。例如要輸出某個Node的名字，只能通過添加Python腳本來實現(xiàn)：


 
    2. 作為單獨組件添加（右鍵單擊Node，點Create Method> Node or Create Method> Boolean），這種方式可以控制整個規(guī)則的行為，返回值0代表有效值，返回值1代表出錯的情況。

3.2 Python Method

    C++Test創(chuàng)建的Python Method可以有0個，1個或者2個參數(shù)，第一個參數(shù)的類型是NodeProvider，第二個參數(shù)的類型是RuleContext ，以下Python Method是符合規(guī)范的：

def function(node, context): 
def function(node): 
def function(): 

    當一個規(guī)則被創(chuàng)建時，它會匹配源文件的上下文語法解釋Tree，上面說的Node的參數(shù)NodeProvider，也就是對語法解釋Tree包裝出來的一個對象，我們就可以通過它來訪問語法解釋Tree的任何屬性。
    而上面所說的RuleContext，你可以存儲一些數(shù)據(jù)在它里面，而其他規(guī)則也可以訪問這些數(shù)據(jù)，這意味著幾條規(guī)則之間有一塊共享區(qū)域，彼此之間可以通信。例如有些規(guī)

    范一條規(guī)則不能實現(xiàn)，需要多條規(guī)則結合起來才能實現(xiàn)，那么就要用到RuleContext。Python 腳本書寫的規(guī)則還有一下性質(zhì)：
    1. Python Method的名字沒有限制
    2. Boolean methods的返回值0代表有效，1代表無效
    3. Python Method的語法必須符合Python規(guī)范，如果創(chuàng)建的Output Method的語法有錯誤，則它的輸出箭頭會變?yōu)榧t色。
    4. Python Method修改后實時生效

3.3 主要API模塊

    為了使用Python腳本，C++Test提供了一系列的API，主要分為三大模塊：
    1. NodeProvider，對Python上下文語法解釋Tree的封裝
    2. RuleContext，可以對當前規(guī)則的上下文進行訪問。如：
        a. 訪問上下文中的容器，當前規(guī)則上下文中有List A時，任何時候，我們都可以用context.getList ("A")，對集合A進行訪問。
        b. 生成出錯信息，我們可以用context.report ("Violation detected")，生成出錯信息，改信息顯示在C++Test的Message視窗中。
    3. EnforcerContext，跨規(guī)則的訪問上下文，可以多條規(guī)則聯(lián)合起來實現(xiàn)更強大的功能。以下Python腳本示例跨規(guī)則的訪問：

def somePythonMethod(node, context): 
   #  
   # invoke here the "lower lever" text rule: 
   parent = context.getParentContext() 
   result = parent.executeRule("./my_text.rule", node) 
   # my_text.rule was executed and the result 
   # specifies whether any violation was detected 
   if 1 == result: 
     # my_text.rule reported violation 
   else: 
     # my_text.rule did not detect any violations 
   # 

    主要用到函數(shù)executeRule()，該函數(shù)返回1代表RuleEnforcerContext檢測當指定文件名的規(guī)則，返回0代表沒有檢測到指定文件名的規(guī)則。
    Python腳本的具體用法請參照Parasoft\C++Test\manuals\rulewizard\python_scripting_api.htm

3.4 示例
 



 
    以上用python腳本創(chuàng)建函數(shù)ConpareVarName

 

來避免函數(shù)內(nèi)有僅有以大小寫區(qū)分的變量名，即：
不允許出現(xiàn)僅依靠大小寫進行區(qū)分的標識符。
【理由】
避免混淆，產(chǎn)生對程序理解和維護的困難。
【事例】
不正確的命名
INT32 i32ExtAttr = 0;
INT32 i32Extattr = 0;


4 總結