📄Работа №193825
Тема: ОБНАРУЖЕНИЕ УТЕЧКИ ПАМЯТИ В СПИСОЧНЫХ СТРУКТУРАХ МЕТОДОМ СТАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Математика
Объем:
68 листов
Год:
2020
Просмотров:
69
4600
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Реферат
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Статический анализ 8
Библиотека libclang 9
2 Динамические структуры 11
2.1 Основные разновидности динамических структур списочного типа 11
2.1.1 Односвязный список 11
2.1.2 Двусвязный список 12
2.1.3 Список произвольной вложенности 12
2.2 Связность элементов динамической памяти 13
3 Утечки ресурсов 14
Операции, приводящие к утечкам ресурсов 14
4 Символьное выполнение 18
4.1 Модель кучи 18
4.2 Модель программы 20
4.3 Множество путей выполнения программы 21
5 Анализ инструментов статического анализа 23
Утилита Predator 23
6 Алгоритм поиска утечек памяти 29
7 Статический анализатор 37
7.1 Модули и компоненты программы 37
7.1.1 Классы внутреннего представления программы 37
7.1.1.1 Переменная 37
7.1.1.2 Объект памяти 38
7.1.1.3 Адрес 39
7.1.1.4 Тип 40
7.1.1.5 Пользовательский тип 40
7.1.1.6 Функция 41
7.1.2 Модули поиска утечки памяти 42
7.1.2.1 Перевод программы во внутренний формат 42
7.1.2.2 Формирование всех возможных путей выполнения программы 43
7.1.2.3 Символьное выполнение 44
7.2 Проверка связности элементов 47
7.3 Ограничения в работе программы 51
8 Представление результатов работы 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 56
ПРИЛОЖЕНИЕ А 57
Листинг А1 57
Листинг А2 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
Листинг Б1 65
Листинг Б2 65
ПРИЛОЖЕНИЕ В 67
Архитектура приложения 67
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Статический анализ 8
Библиотека libclang 9
2 Динамические структуры 11
2.1 Основные разновидности динамических структур списочного типа 11
2.1.1 Односвязный список 11
2.1.2 Двусвязный список 12
2.1.3 Список произвольной вложенности 12
2.2 Связность элементов динамической памяти 13
3 Утечки ресурсов 14
Операции, приводящие к утечкам ресурсов 14
4 Символьное выполнение 18
4.1 Модель кучи 18
4.2 Модель программы 20
4.3 Множество путей выполнения программы 21
5 Анализ инструментов статического анализа 23
Утилита Predator 23
6 Алгоритм поиска утечек памяти 29
7 Статический анализатор 37
7.1 Модули и компоненты программы 37
7.1.1 Классы внутреннего представления программы 37
7.1.1.1 Переменная 37
7.1.1.2 Объект памяти 38
7.1.1.3 Адрес 39
7.1.1.4 Тип 40
7.1.1.5 Пользовательский тип 40
7.1.1.6 Функция 41
7.1.2 Модули поиска утечки памяти 42
7.1.2.1 Перевод программы во внутренний формат 42
7.1.2.2 Формирование всех возможных путей выполнения программы 43
7.1.2.3 Символьное выполнение 44
7.2 Проверка связности элементов 47
7.3 Ограничения в работе программы 51
8 Представление результатов работы 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 56
ПРИЛОЖЕНИЕ А 57
Листинг А1 57
Листинг А2 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
Листинг Б1 65
Листинг Б2 65
ПРИЛОЖЕНИЕ В 67
Архитектура приложения 67
📖 Введение
Разработка программного обеспечения - это длительный, трудоемкий процесс, который, как правило, разбивается на этапы. Чем сложнее разрабатываемый продукт, тем более детальное проектирование требуется провести, прежде чем приступить к конструированию программы. Как следствие, с увеличением сложности проекта, увеличивается объем информации, с которой разработчику приходится работать одновременно. Это неизбежно приводит к увеличению количества ошибок, допускаемых в процессе написания кода. Наилучшим средством обнаружения ошибок в больших проектах принято считать обзор кода, проводимый другими программистами, т.к. программисты гораздо легче замечают ошибки в чужом коде. Однако, у этого подхода есть существенный недостаток - это его цена. Во-первых, - это отрывает от работы сразу несколько человек. Во-вторых, такой подход отнимает большое количество времени у разработчиков, поскольку возникает необходимость делать регулярные перерывы на отдых. Если же пытаться делать обзоры больших фрагментов кода, то внимание быстро притупляется и польза от такого подхода сходит на нет. Компромиссным решением являются инструменты статического анализа кода. Эти инструменты обращают внимание программиста на определенные участки кода. Разумеется, программа не может заменить полноценного обзора кода, выполняемого коллективом программистов. Однако соотношение польза/цена делает использование статического анализа весьма полезной практикой, применяемой многими компаниями.
Статические анализаторы способны обнаруживать достаточно широкий спектр ошибок. К ним относятся, например, выход за границу массива, ошибка в имени переменной, последствия невнимательного copy-paste и т.д. Среди всех прочих ошибок, статические анализаторы способны обнаруживать утечки памяти. Ошибки, связанные с памятью трудно обнаружимы и могут находиться в местах, которым не уделяется достаточно, для их обнаружения, времени при тестировании. В данном случае, статический анализатор может существенно облегчить процесс поиска таких ошибок.
Причина возникновения в программах утечек памяти кроется в неправильной работе с динамической памятью, с перезаписью объектов программы через которые осуществляется доступ к элементам динамической памяти или не внимательность при реализации части программы, выполняющей освобождение объектов динамической памяти. С динамической памятью тесно связаны рекурсивно определенные структуры. Особенность этих структур заключается в том, что они внутри себя содержат ссылки на структуры такого же типа. Как правило, элементы таких структур размещаются в динамической памяти, а доступ к ним осуществляется по адресу ячейки памяти, в которую они были размещены. Одними из типов таких структур являются списочные структуры. Работа с такими структурами предполагает большое количество операторов осуществляющих работу с динамической памятью.
В настоящее время, обнаружению утечек памяти посвящено множество работ[1][2], в том числе предлагающих решение на основе методов статического анализа[3]. Одним из таких методов является метод символьного выполнения программы. Ключевая идея этого метода заключается в моделировании динамической памяти (или другими словами кучи) на основе информации полученной в результате статического анализа исходного кода программы. Данный подход используется в предлагаемом в данной работе решении.
Данная работа посвящена обнаружению утечек памяти в программах на языке C+ + использующих списочные структуры методом статического анализа.
Цель и задачи работы: разработка статического анализатора исходного кода обнаруживающего утечки памяти в программах использующих динамические структуры списочного типа. В ходе выполнения работы были поставлены и решены следующие задачи:
1. Выделить основные свойства динамических структур списочного типа;
2. Исследовать метод статического анализа для поиска утечек памяти;
3. Проанализировать существующие инструменты статического анализа, которые могут обнаруживать утечки памяти;
4. Определить набор операций, которые приводят к утечкам памяти в программах использующих динамические структуры списочного типа;
5. Построить модели анализируемой программы и динамической памяти;
6. Разработать алгоритм обнаружения утечек памяти, в программах использующих динамические структуры списочного типа;
7. Разработать программный инструментарий, выполняющий статический анализ исходного кода программы и указывающий на участки кода содержащие операторы, приводящие к утечкам памяти.
Статические анализаторы способны обнаруживать достаточно широкий спектр ошибок. К ним относятся, например, выход за границу массива, ошибка в имени переменной, последствия невнимательного copy-paste и т.д. Среди всех прочих ошибок, статические анализаторы способны обнаруживать утечки памяти. Ошибки, связанные с памятью трудно обнаружимы и могут находиться в местах, которым не уделяется достаточно, для их обнаружения, времени при тестировании. В данном случае, статический анализатор может существенно облегчить процесс поиска таких ошибок.
Причина возникновения в программах утечек памяти кроется в неправильной работе с динамической памятью, с перезаписью объектов программы через которые осуществляется доступ к элементам динамической памяти или не внимательность при реализации части программы, выполняющей освобождение объектов динамической памяти. С динамической памятью тесно связаны рекурсивно определенные структуры. Особенность этих структур заключается в том, что они внутри себя содержат ссылки на структуры такого же типа. Как правило, элементы таких структур размещаются в динамической памяти, а доступ к ним осуществляется по адресу ячейки памяти, в которую они были размещены. Одними из типов таких структур являются списочные структуры. Работа с такими структурами предполагает большое количество операторов осуществляющих работу с динамической памятью.
В настоящее время, обнаружению утечек памяти посвящено множество работ[1][2], в том числе предлагающих решение на основе методов статического анализа[3]. Одним из таких методов является метод символьного выполнения программы. Ключевая идея этого метода заключается в моделировании динамической памяти (или другими словами кучи) на основе информации полученной в результате статического анализа исходного кода программы. Данный подход используется в предлагаемом в данной работе решении.
Данная работа посвящена обнаружению утечек памяти в программах на языке C+ + использующих списочные структуры методом статического анализа.
Цель и задачи работы: разработка статического анализатора исходного кода обнаруживающего утечки памяти в программах использующих динамические структуры списочного типа. В ходе выполнения работы были поставлены и решены следующие задачи:
1. Выделить основные свойства динамических структур списочного типа;
2. Исследовать метод статического анализа для поиска утечек памяти;
3. Проанализировать существующие инструменты статического анализа, которые могут обнаруживать утечки памяти;
4. Определить набор операций, которые приводят к утечкам памяти в программах использующих динамические структуры списочного типа;
5. Построить модели анализируемой программы и динамической памяти;
6. Разработать алгоритм обнаружения утечек памяти, в программах использующих динамические структуры списочного типа;
7. Разработать программный инструментарий, выполняющий статический анализ исходного кода программы и указывающий на участки кода содержащие операторы, приводящие к утечкам памяти.
✅ Заключение
В результате выполнения работы были выполнены следующие задачи:
• исследованы динамические структуры списочного типа и выделены их основные свойства;
• исследован метод символьного выполнения;
• рассмотрен и проанализирован существующий инструмент статического анализа, выполняющий поиск утечек памяти в динамических структурах;
• определены основные операции программы, приводящие к утечкам памяти;
• построены модели программы и динамической памяти;
• разработан алгоритм поиска утечек памяти;
• разработано программное обеспечение в виде консольного приложения способного обнаруживать утечки памяти в динамических структурах списочного типа и указывать пользователю на опасные места в коде.
В данной работе основной акцент сделан на поиск утечек памяти в динамических структурах списочного типа и основное внимание уделено получению возможности обнаруживать нарушение связей между элементами списочных структур. В результате, полученное программное обеспечение упрощает поиск утечек памяти в программах, использующих динамические структуры списочного типа. Система предупреждений реализованная в данном ПО позволяет минимизировать время, требуемое для нахождения утечки памяти, сообщая последовательность операторов, которые привели к утечки.
• исследованы динамические структуры списочного типа и выделены их основные свойства;
• исследован метод символьного выполнения;
• рассмотрен и проанализирован существующий инструмент статического анализа, выполняющий поиск утечек памяти в динамических структурах;
• определены основные операции программы, приводящие к утечкам памяти;
• построены модели программы и динамической памяти;
• разработан алгоритм поиска утечек памяти;
• разработано программное обеспечение в виде консольного приложения способного обнаруживать утечки памяти в динамических структурах списочного типа и указывать пользователю на опасные места в коде.
В данной работе основной акцент сделан на поиск утечек памяти в динамических структурах списочного типа и основное внимание уделено получению возможности обнаруживать нарушение связей между элементами списочных структур. В результате, полученное программное обеспечение упрощает поиск утечек памяти в программах, использующих динамические структуры списочного типа. Система предупреждений реализованная в данном ПО позволяет минимизировать время, требуемое для нахождения утечки памяти, сообщая последовательность операторов, которые привели к утечки.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.