满足功能安全要求的代码测试方案：Parasoft C++test

安全功能越来越多地在电气、电子或可编程电子系统中得到实现。这些系统一般都是非常复杂的，这就使得在实际中完整地判断每个失效模式(failure mode)或测试所有可能的行为成为了不可能完成的任务。虽然预测其安全方面的性能非常困难，但测试仍然是非常有必要的。关键的挑战在于设计一种能够预防危险性失效或能在这些失效发生的时候对其进行控制的系统。安全性将成为未来汽车开发中的一个关键因素。新功能——不仅仅在驾驶员辅助系统领域，同样在车辆动态控制以及主动和被动安全系统中——越来越多地触及到了安全性工程的范畴。未来的开发以及对这些功能的集成将会进一步提升对安全系统开发流程的需求，同时还需要提供所有合理安全性目标已满足的证据。

随着复杂性增强、软件内容以及机电层面实现的趋势，系统化的失效以及随机硬件失效的风险有显著增加的趋势。通过提供可行的需求以及流程，ISO/DIS 26262 包含了能够将这些风险降低到可接受程度的指南。

Parasoft 公司 C++test 帮助汽车软件开发组织遵守ISO/DIS 26262 标准，是为软件开发以及测试提供自动化最佳实践的集成解决方案

01****丨Parasoft

Parasoft C++test

Parasoft C++test 是经广泛证明的最佳实践集成解决方案，它能有效提 高开发团队工作效率和软件质量。C++test 能促进：

• 静态分析—— 静态代码分析，数据流静态分析以及度量指标分析
• 同行代码审查流程自动化——准备、提示以及追踪
• 单元测试——单元测试创建、执行、优化以及维护
• 运行时错误检测——内存访问错误、泄漏、崩溃以及其它

这为开发团队提供了一种实际的方式来预防、发现以及纠正相关的错误，从而确保其C 以及C++代码如预期般工作。为了促进快速修复，每个检测到的问题都基于可配置的严重级别分配进行排序，并自动分发到相应代码的开发者处，同时分配到他或她的IDE 环境中，并配以该问题代码处的直接链接以及如何修正该问题的描述。对于嵌入式以及交叉平台开发而言，C++test 可以同时用在基于宿主机以及基于目标平台的代码分析以及测试流程中。

1.1 自动进行代码分析以监测是否遵守标准

采用合适的编码策略可以建立预防性的编码习惯，从而消除整类编码错误的发生。C++test 对这些代码进行静态分析，以检测其是否遵守相应策略。如需配置C++test 以增强某个团队或组织专用的编码标准策略，用户可以使用内建以及自定义规则来建立自己的规则集。代码分析报告可以按不同的形式生成，包括HTML 以及PDF 格式。

数百条的内建规则——包括MISRA、MISRA 2004、全新的MISRA C++标准的实现，HIS 源码度量指标、Meyer 在《Effective C++》以及《Effective STL》等书中推荐的以及来自其它主流源码的准则——有助于从使用不当的C/C++ 语言识别潜在缺陷，实施最佳编码实践，以及提升代码的可维护性和可重用性。通过图形化的RuleWizard 编辑器创建的自定义规则，可以增强标准API的使用并防止单个缺陷被发现后类似的应用程序缺陷重复出现。

1.2在不运行软件的情况下识别运行时缺陷

作为 C++test 先进的数据流静态分析模块，BugDetective 能模拟可行的应用程序执行路径,这些路径可能会跨越多个函数和文件,并判断这些路径是否会触发特定类别的运行时缺陷。能够发现的缺陷包括使用未初始化或无效的内存、空指针解引用、数组及缓存溢出、除零、内存和资源泄漏以及各种无效代码（dead code）。这种不运行软件即可发现运行时错误的能力对于嵌入式代码是尤其有价值的，因为在嵌入式开发中要进行详细的运行时分析以检测这些错误往往是无效或不可能的。

由于在开发者的IDE 环境中提供了对潜在缺陷的完整路径追踪，C++test 极大地简化了缺陷分析过程。自动化到代码的交叉链接能帮助用户迅捷地跳转到某段高亮显示的分析路径中的任意一点上

1.3合理化的代码审查

代码审查被认为是发现代码缺陷最有效的方法。不幸的是，由于认为代码审查会耗费大量额外的精力，很多组织都未充分使用代码审查。C++test 的代码审查 (Code Review)模块能自动地准备、提示以及追踪同行代码审查，从而建立起非常高效的面向团队的审查流程。所有代码审查的状态，包括审查者所添加的所有注释都会被C++test 的基础设施加以维护并进行自动分配。C++test 支持两种典型的代码审查流程：

●提交后代码审查。该模式是通过自定义的源码控制器接口来自动识别代码库中的代码更改而实现的，并基于预设的更改代码与审查者的映射关系创建代码审查任务。

●提交前代码审查。用户可以在桌面上选择某一文件集并分配到审查者进行审查，或者自动地检测所有本地更改源代码的方式来初始化代码审查。

团队代码审查的效果可以通过C++test 的静态分析能力进一步地增强。由于自动监视团队的编码策略，从而消除了对逐行审查代码的必要性。一旦代码被提交进行审查，相应的违例就已经被发现并清除了。这样，审查者就可以更加注重对算法的检查，对设计本身的审查，以及查找那些自动化工具无法检测到的隐蔽的错误。

1.4监测应用程序以发现内存问题

应用程序内存监测是用于消除严重的内存相关缺陷并具有零误报率的最著名方法。对正在运行的应用程序进行监测以查找某类特定问题——诸如内存泄漏、空指针、未初始化内存以及缓存溢出等,测试过程一旦结束后，结果将会立即可见。

无需进行高级并且耗时的测试活动，被插装的应用程序为进行监测添加了额外的代码,将通过标准的功能测试并标注出所存在的所有问题。应用程序可以在目标设备、模拟的目标平台或宿主机上执行。收集到的问题将直接显示在开发者的IDE 中，并提供了解以及修复该问题的详细信息（包括内存块大小、数组索引、分配/释放堆栈的追踪等）。

覆盖率度量指标将在应用程序执行时进行收集。这些指标可以用来说明哪部分应用程序经过了测试，以及调整回归单元测试用例集（作为功能测试的补充）

运行时错误检测允许用户：

●通过简单的功能测试查找复杂的内存相关问题——例如内存泄漏、空指针、未初始化内存以及缓冲溢出等

●通过应用程序运行来收集代码覆盖率

●通过在真实目标环境中执行被监测的应用程序来提升测试结果的精确性

1.5 具有覆盖率分析的单元及集成测试

C++test 的自动化能力极大地提升了测试新开发或既有代码的正确性和可靠性的效率。C++test 自动地生成完整的测试套件，包括测试驱动以及

用于各个独立函数的测试用例，这些测试套件都是以类似CppUnit 格式的纯C 或C++代码的形式提供的。这些测试套件，无论是否进行修改，都可以用于对代码的功能行为进行初始化验证。通过使用边界用例条件，这些自动生成的测试用例同样能检测函数对未预期输入的相应状况，从而发现潜在的可靠性问题。

完全通过一组具体的GUI 实用程序来简化测试的创建和管理。图形化的测试用例向导（Test Case Wizard）能帮助开发者为选中的功能快速创建黑盒功能测试套件，而不必要担心它们之间的内部运作或嵌入数据的关联性。数据源向导（Data Source Wizard）能协助参数化测试用例以及桩函数——使开发者以最少的努力提升测试范围和覆盖率。桩函数视图（Stub View）能促进桩函数的分析以及生成，在该视图中，将显示出代码中所用到的所有函数并允许用户为任何在测试范围内不可用的函数创建桩函数——或为某个特定测试目的更改既有函数功能。测试执行以及分析集中在测试用例浏览器（Test Case Explorer）中，该浏览器统一管理所有既有项目测试套件并提供明确的通过/失败状态。这些功能对于支持自动化的持续性集成和测试“随工程进度而测试”的开发是非常有帮助的。

通过自动记录运行时测试结果的测试断言来捕捉既有的软件行为，自动生成和用户编写的测试用例都可以用来生成回归测试用例的基础。随着代码库的演进，C++test 重新运行这些测试并将当前测试结果与最初捕捉到的“黄金集”进行比较。C++test 可以轻松地配置为使用不同的执行设置、测试用例以及桩函数以支持在不同环境中的测试（例如不同的持续性集成阶段、测试未完成的系统或测试已完成系统中的某个特定部分）

多重度量指标测试覆盖率分析器，包括语句、分支、路径以及MC/DC 覆盖率，能帮助用户评估测试套件的效率以及完成度，同时还能显示测试以及验证需求的遵从性，例如DO-178B。测试覆盖率是通过所支持的所有覆盖率度量指标中高亮显示的代码来表示的——在GUI 中或以不同颜色标注列举出的报告。覆盖率摘要报告包括文件、类以及函数数据可以不同的格式生成。

1.6 通过DTP提供测试可见性

Parasoft开发测试平台(DTP)监控和测量合规遵从性实践，如静态分析、单元测试、覆盖率分析、运行时错误检测等；

Parasoft DTP收集、关联和分析整个SDLC生成的数据，生成智能、可操作的报告，这样您就可以查阅变更代码的影响，并演示完全的合规遵从性、可追溯性。

通过DTP的深入报告和仪表板，您可以对软件的合规遵从性要求获得信心，消除与不安全的软件相关的业务风险，同时加速交付，并持续促进流程改进。DTP提供了违规趋势图，以帮助了解合规活动的进展，并且可以对开发人员的违规分配做出相应的决策。

02****丨认证

关于认证

Parasoft C/C++test和 Parasoft DTP 参照IEC61508、IEC62304、ISO26262和EN50128标准通过了TUV的功能安全认证，帮助开发团队达到期望的安全完整性级别（SIL/ASIL），该认证简化了工具鉴定过程，并消除了鉴定未经认证的工具所需的额外测试和验证工作。

03****丨系统集成

与其他系统集成

基于DTP，利用与ALM/需求管理工具的现成集成，如Polarion ALM、CodeBeamar和Jama Connect plus ，需求管理系统比如Git, Subversion, Mercurial, Microsoft TFS等等。

集成通过提供对可执行测试用例的自动双向可追溯性来完成需求的验证和确认，其中包括传递成功或失败的结果，并追溯到实现需求的源代码。从Parasoft的Marketplace下载扩展，与流行的开源工具和系统集成。

ALM工具集成实现了一系列的功能:

• 从违规行为的浏览器视图中手动创建错误/问题和任务。
• 从测试资源管理器视图中手动创建错误/问题和任务。
• 发送、查看和更新工作项中的Parasoft测试结果。
• 从需求到测试、静态分析结果和代码审查的可追溯性。

04****丨解决方案

Parasoft整体解决方案

Parasoft兼顾安全合规，提供了端到端的软件质量过程管控解决方案，除了C/C++ test 和DTP，包含Jtest, dotTEST, SOAtest等，如下图示：