Using static analysis for checking configurable semantic restrictions on a programming language

Abstract

Аннотация. Для достижения переносимости, надёжности и безопасности программ на С и С++ может применяться введение дополнительных ограничений на язык и стиль программирования. В работе предложен новый метод формализации и классификация таких ограничений, описана система их автоматической проверки, основанная на применении быстрого и нетребовательного к ресурсам статического анализа, использующего средства компилятора, а также способ её интеграции с распространёнными системами сборки проектов.Ключевые слова: стандарты написания исходного текста программ; статический анализ; LLVM; CLANG. ВведениеЯзыки программирования C и C++ часто используются в крупных проектах. Поиск и исправление ошибок в большом проекте является сложным и дорогим. Статические анализаторы могут применяться на ранних стадиях разработки и позволяют обнаруживать ошибки до тестирования, однако большинство из них требует продолжительного времени для анализа. Поэтому для раннего обнаружения ошибок в программе может быть использован легковесный анализатор, работающий перед компиляцией. При разработке крупных проектов часто используется введение дополнительных ограничений на возможности языка разработки. Их можно разделить на стилистические, синтаксические и ситуационные. К стилистическим относятся правила форматирования и именования объектов в исходном тексте программ, которые повышают удобочитаемость и облегчают понимание. Синтаксические ограничения позволяют избегать потенциально небезопасных конструкций языка программирования, допускаемых стандартом. Ситуационные ограничения определяют условия, при которых возникают или могут возникать ошибки. 170В программах на языках C и C++ неправильное использование некоторых возможностей, как например, неявное приведение типов, работа с памятью и указателями, конструкции, результат работы которых не определён, часто приводит к серьёзным ошибкам. Данная проблема имеет два пути решения: 1) Создание близкого по синтаксису языка, избавленного от основных недостатков. Например, Java и C# имеют строгую типизацию и поддерживают автоматическую работу с памятью. 2) Введение ограничений языка, позволяющих избегать ситуаций, приводящих к ошибкам. Например, распространённые ошибки, возникающие при разработке на C и C++ изучены и составлены рекомендации для программистов, такие как Компилятор проверяет соответствие программы стандарту языка. Используя перечисленные в [1-4] рекомендации, можно составить набор ограничений для использования в конкретном проекте. В результате добавления ограничений к языку C или C++ получится новый язык, сокращающий возможности исходного. Важно, чтобы полученный язык был достаточным для написания программы и набор ограничений был непротиворечивым. Полученный язык не соответствует стандарту исходного (C или С++), поэтому проверяется компилятором не в полном объёме. Его проверка может осуществляться с помощью статического анализатора, описание которого предлагается в работе. В связи с тем, что описание рекомендаций в сборниках[1-4] производится на естественном языке, они могут по разному интерпр...

Static analyzer Svace for finding defects in a source program code

“…SYNTACTIC, SEMANTIC AND SOME SITUATIONAL CONSTRAINTS To check the language dependent rules of the C and C++ languages, one can use a lightweight ana lyzer based on Clang [8]. This analyzer allows one to rapidly analyze lexical, syntactic, semantic, and a number of situational rules.…”

Static analyzer Svace for finding of defects in program source code

“…Для проверки языково-зависимых правил языков С и С++ может использоваться легковесный анализатор на основе Clang [8].…”