Abstract

The paper describes static analysis techniques that are used for defect detection in C# programs. The goal of proposed analysis approaches is to catch more defects within an acceptable amount of time. Although the paper contains a description of full analysis cycle, it mainly focuses on special aspects that distinguish C# analysis approaches from well-known Java and C++ techniques. The paper illustrates methods that allow taking into account C# specialties of all analysis stages: call graph and control flow graph construction, data flow analysis, context- and path-sensitive interprocedural analysis. We propose an adaptation of symbolic execution methods inspired by Bounded Model Checking and Saturn Software Analysis Project. The paper also explains the organization of memory model, which is suitable for both a precise intraprocedural analysis and a creation of compact function-bound conditions used for interprocedural analysis. Special attention is paid to optimization of condition size and simplicity during a path sensitive-analysis. The conditions produced by a path-sensitive analysis are supposed to be solved by modern SMT solvers like Microsoft Z3 Prover. Different approaches to external functions modeling are covered. All proposed approaches are implemented in the SharpChecker static analysis tool and, as evaluated on several open source C# projects of varying size (1K - 1.35M lines of code), display good results and scalability.

Highlights

  • The paper describes static analysis techniques that are used for defect detection in C# programs

  • The paper contains a description of full analysis cycle, it mainly focuses on special aspects that distinguish C# analysis approaches from well-known Java and C++ techniques

  • We propose an adaptation of symbolic execution methods inspired by Bounded Model Checking and Saturn Software Analysis Project

Read more

Summary

Введение

Статический анализ программ в последние годы занимает важную роль при разработке программного обеспечения, позволяя обнаруживать ошибки в ПО без фактического исполнения программы. Для соответствия таким стандартам качества существуют различные методы, одним из которых является использование инструментов статического анализа исходного текста. Что C# не используется при разработке низкоуровневого ПО, а большая часть существующих проектов на C# имеет существенно больший размер, чем драйверы операционной системы или встраиваемое в аппаратуру ПО, задача формальной верификации с помощью статического анализа не является актуальной для C#. Большинство разработанных на данный момент инструментов статического анализа создавались для языков C/C++ и Java и не могут без серьёзных изменений хорошо работать с программами на C#. Постоянное использование исключений, делегатов, Linq, вызовов через интерфейсы, свойств классов, которые автоматически вызывают геттеры и сеттеры, концепция Disposable объектов для взаимодействия c unmanaged окружением, встроенные синтаксические конструкции и одновременно библиотечные методы для организации блокировок не позволяют без существенных доработок применять существующие инструменты анализа. Задача разработки контексто- и потоково- чувствительного инструмента статического анализа является очень актуальной, поскольку на данный момент практически отсутствуют доступные аналогичные инструменты.

Схема работы анализатора
Построение графа вызовов
Построение графа потока управления
2: MyClass
Чувствительный к путям анализ
Вычисление условий
Резюме внешних функций
Результаты работы инструмента
Заключение
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call