Проверка программ на соответствие стандарту MISRA C с использованием инфраструктуры Clang
Рубен Артурович БУЧАЦКИЙ,
Ян Андрееви ЧУРКИН,
Кирилл Алексеевич ЧИБИСОВ,
Михаил Вячеславович ПАНТИЛИМОНОВ,
Егор Викторович ДОЛГОДВОРОВ,
Андрей Викторович ВЯЗОВЦЕВ,
Алексей Георгиевич ВОЛОХОВ,
Владимир Владимирович ТРУНОВ,
Гаяне Оганнесовна МИРАКЯН,
Константин Николаевич КИТАЕВ,
Андрей Андреевич БЕЛЕВАНЦЕВ https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-35(5)-12
Аннотация
MISRA C – это сборник правил и рекомендаций по программированию на языке C, который является фактическим стандартом в отраслях, где безопасность играет ключевую роль. Стандарт разработан консорциумом MISRA (Motor Industry Software Reliability Association) и включает в себя набор рекомендаций, которые позволяют использовать язык C для разработки безопасного, надежного и переносимого программного обеспечения. MISRA широко применяется во многих отраслях с высокими требованиями к надежности, включая аэрокосмическую, оборонную, автомобильную и медицинскую.
Мы разработали статические детекторы для проверки кода на соответствие рекомендациям стандарта безопасного кодирования MISRA C 2012. Средство проверки кода основано на компиляторной инфраструктуре LLVM/clang. В данной статье описываются стратегии, лежащие в основе проектирования и реализации детекторов. На тестовых примерах MISRA С предложенные детекторы с высокой точностью определяют соответствие или нарушение рекомендациям. Также детекторы показывают большее покрытие и лучшую скорость работы, чем Cppcheck, популярный статический анализатор с открытым исходным кодом.
Ключевые слова
MISRA,
статический анализ,
символьное выполнение,
LLVM,
Clang,
Clang-Tidy,
статический анализатор Clang.
Об авторах
Рубен Артурович БУЧАЦКИЙ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН
Россия
Россия
кандидат технических наук, научный сотрудник отдела компиляторных технологий ИСП РАН. Научные интересы: статический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Ян Андрееви ЧУРКИН
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН,
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Cтажер-исследователь отдела компиляторных технологий ИСП РАН. Научные интересы: статический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Кирилл Алексеевич ЧИБИСОВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН
Россия
Россия
Инженер отдела компиляторных технологий ИСП РАН. Научные интересы: статический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Михаил Вячеславович ПАНТИЛИМОНОВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН
Россия
Россия
Научный сотрудник отдела компиляторных технологий. Научные интересы: статический анализ, компиляторные технологии, СУБД.
Егор Викторович ДОЛГОДВОРОВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН,
Московский физико-технический институт
Россия
Россия
Студент МФТИ, лаборант отдела компиляторных технологий ИСП РАН. Научные интересы: статический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Андрей Викторович ВЯЗОВЦЕВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН,
Московский физико-технический институт
Россия
Россия
Студент МФТИ, лаборант отдела компиляторных технологий ИСП РАН. Научные интересы: статический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Алексей Георгиевич ВОЛОХОВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН
Россия
Россия
Ведущий инженер отдела компиляторных технологий ИСП РАН. Научные интересы: статический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Владимир Владимирович ТРУНОВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН,
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Московский физико-технический институт
Россия
Россия
Студент МФТИ, лаборант отдела компиляторных технологий ИСП РАН. Научные интересы: статический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Гаяне Оганнесовна МИРАКЯН
Российско-Армянский (Славянский) университет
Армения
Армения
Студентка Российско-Армянский Университета. Научные интересы: cтатический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Константин Николаевич КИТАЕВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН,
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Московский физико-технический институт
Россия
Россия
Студент МФТИ, лаборант отдела компиляторных технологий ИСП РАН. Научные интересы: статический анализ программ, компиляторные технологии, оптимизации.
Андрей Андреевич БЕЛЕВАНЦЕВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН,
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Россия
Россия
Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИСП РАН, профессор МГУ. Сфера научных интересов: статический анализ программ, оптимизация программ, параллельное программирование.
Список литературы
1. MIRSA official website. https://www.misra.org.uk/, accessed 01.11.2023.
2. SEI CERT C Coding Standard. https://wiki.sei.cmu.edu/confluence/display/c, accessed 01.11.2023.
3. AUTOSAR official website. https://www.autosar.org/, accessed 01.11.2023.
4. The LLVM Compiler Infrastructure. https://llvm.org/, accessed 01.11.2023.
5. Clang Tidy. https://clang.llvm.org/extra/clang-tidy/, accessed 01.11.2023.
6. Clang Static Analyzer. https://clang.llvm.org/docs/ClangStaticAnalyzer.html, accessed 01.11.2023.
7. Introduction to the Clang AST. https://clang.llvm.org/docs/IntroductionToTheClangAST.html, accessed 01.11.2023.
8. Cppcheck A tool for static C/C++ code analysis. http://cppcheck.net/, accessed 01.11.2023.
9. SonarQube. https://www.sonarsource.com/products/sonarqube/, accessed 01.11.2023.
10. Coverity Static Analysis. https://www.synopsys.com/software-integrity/static-analysis-tools-sast/coverity.html, accessed 01.11.2023.
11. Klocwork static analyzer. https://www.perforce.com/products/klocwork, accessed 01.11.2023.
12. PVS-Studio static analysis system. https://pvs-studio.com/en/, accessed 01.11.2023.
13. Motor Industry Software Reliability Association, MISRA-C:1998, Guidelines for the use of the C language in vehicle based software. Nuneaton, Warwickshire CV10 0TU, UK: MIRA Ltd, Jul. 1998.
14. The Motor Industry Research Association, Development Guidelines For Vehicle Based Software. Nuneaton, Warwickshire CV10 0TU, UK: The Motor Industry Research Association, Nov. 1994.
15. MISRA, MISRA C:2012 Amendment 1 – Additional security guidelines for MISRA C:2012. Nuneaton, Warwickshire CV10 0TU, UK: HORIBA MIRA Ltd, Apr. 2016.
16. MISRA, MISRA C:2012 Addendum 2 – Coverage of MISRA C:2012 (including Amendment 1) against ISO/IEC TS 17961:2013 “C Secure”
17. AST Matcher Reference, https://clang.llvm.org/docs/LibASTMatchersReference.html, accessed 01.11.2023.
18. CRTP pattern. https://en.cppreference.com/w/cpp/language/crtp, accessed 01.11.2023.
19. LLVM Alias Analysis Infrastructure, https://llvm.org/docs/AliasAnalysis.html, accessed 01.11.2023.
20. MISRA-C-2012 Example Suite, https://gitlab.com/MISRA/MISRA-C/MISRA-C-2012/Example-Suite, accessed 01.11.2023.
21. Библиотека zlib. http://zlib.net/, accessed 01.11.2023.
22. Библиотека openjpeg. http://www.openjpeg.org/, accessed 01.11.2023.
23. Библиотека openssl. https://www.openssl.org/, accessed 01.11.2023.
24. Библиотека coreJSON. https://github.com/freertos/corejson, accessed 01.11.2023.
25. Инфраструктура статического анализа CodeChecker. https://codechecker.readthedocs.io/en/latest/, accessed 01.11.2023.
26. coreJSON: MISRA Compliance, https://github.com/FreeRTOS/coreJSON/blob/main/MISRA.md, accessed 01.11.2023.
27. coreJSON: Fix short-circuiting operations with side-effects,
28. htps://github.com/FreeRTOS/coreJSON/pull/148, accessed 01.11.2023.
Рецензия
Для цитирования:
БУЧАЦКИЙ Р.А., ЧУРКИН Я.А., ЧИБИСОВ К.А., ПАНТИЛИМОНОВ М.В., ДОЛГОДВОРОВ Е.В., ВЯЗОВЦЕВ А.В., ВОЛОХОВ А.Г., ТРУНОВ В.В., МИРАКЯН Г.О., КИТАЕВ К.Н., БЕЛЕВАНЦЕВ А.А. Проверка программ на соответствие стандарту MISRA C с использованием инфраструктуры Clang. Труды Института системного программирования РАН. 2023;35(5):169-192. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-35(5)-12
For citation:
BUCHATSKIY R.A., CHURKIN Ya.A., CHIBISOV K.A., PANTILIMONOV M.V., DOLGODVOROV E.V., VYAZOVTSEV A.V., VOLOKHOV A.G., TRUNOV V.V., MIRAKYAN G.H., KITAEV K.N., BELEVANTSEV A.A. Checking Programs for Compliance with MISRA C Standard Using the Clang Framework. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2023;35(5):169-192. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-35(5)-12
Послать статью по эл. почте 