面向位域的区间运算方法及应用

发布时间：2020-04-15 14:28

【摘要】：嵌入式系统在当代社会经济生产生活的各个领域,小到游戏机,大到航空航天电子设备,都有着广泛的应用。对于嵌入式系统来讲,内存是极其宝贵的资源,嵌入式C程序中常常利用位域来节省内存。但是由于位域内存布局的复杂性,导致开发人员在无意识的情况下引入一些代码缺陷。而这些缺陷很难通过人工排查定位,因此一种自动化的检测工具十分必要。代码缺陷检测系统(Defect Testing System,DTS)是一款静态代码分析工具,它在符号执行过程中利用区间运算技术对程序中出现的变量计算其区间信息。本文提出了一种面向位域的区间运算方法,围绕该方法进行了以下工作:(1)提出了一种基于内存区域层级划分的“变量-地址-值”三元抽象内存模型。该模型支持表示包括含有位域成员结构体在内的各种复杂数据类型,并对C程序的语义做了精确的模拟,包括指针运算、级联指针解引用,类型转换,变量作用域等,为后续的区间运算提供了完备的内存存储支持。(2)提出了有位域参与的各计算场景下的区间运算解决方案,计算场景包括sizeof运算、赋值运算和内存拷贝和位运算。作者在DTS的基础上实现了上述方法,经实验验证,本文所提出的方法可应用于检测错误使用位域引发的程序故障,包括数值溢出、缓冲区溢出和数组访问越界。
【图文】：

逦终结符Ｄｅｃｌａｒａｔｏｒ表示位域的域名声明，ＣｏｎｓｔａｎｔＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎ表示。以下面代码为例，其对应的抽象语法树结构如图２－２所示：逡逑ｓｔｒｕｃｔ邋ＤＩＳＫ—ＲＥＧＩＳＴＥＲ邋｛逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｒｅａｄｙ：邋１；逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｅｒｒｏｒ一ｏｃｃｕｒｅｄ：邋ｌ；逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｄｉｓｋ一ｓｐｉｎｎｉｎｇ：邋１；逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｗｒｉｔｅ＿ｐｒｏｔｅｃｔ：ｌ；逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｈｅａｄ＿ｌｏａｄｅｄ：ｌ；逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｅｒｒｏｒ＿ｃｏｄｅ：８；逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｔｒａｃｋ：９；逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｓｅｃｔｏｒ：５；逡逑ｕｎｓｉｇｎｅｄ逦ｃｏｍｍａｎｄ：５；逡逑｝ｖ；逡逑代码２－２含有位域成员的结构体逡逑

图２－３区间运算示意图逡逑结逡逑要首先介绍了符号执行技术的概念和符号执行相比动态实，通过实例的形式展示了符号执行的分析过程，，并由此引出临的难点问题和所需做出的权衡选择。此外，本章介绍了邋Ｄ法树所做的增强，简述了抽象内存建模技术及位域内存布算技术及它在ＤＴＳ中的应用。逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP311.53;TP368.1

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本文编号：2628657