Comment l'analyse statique prévient-elle les défauts et accélère-t-elle la livraison ?

Lors de la conception de tout type de système, la vérification des défauts et la correction des erreurs tôt (et souvent) rapportent des dividendes. Il permet aux équipes de réduire considérablement la quantité de travail en aval ajoutée au projet.

Au lieu de concevoir de meilleurs logiciels en premier lieu, il est tentant de tomber dans le piège commun du développement logiciel et d'essayer de tester la qualité du projet logiciel à la fin du cycle de vie. Cette approche s'avère tentante pour beaucoup, mais il est important d'éviter le piège consistant à s'appuyer fortement sur les tests unitaires ou fonctionnels pour la qualité des produits.

Utilisation de l'analyse de code statique au début de la mise en œuvre du logiciel aide le développeur à prendre le contrôle et à intégrer la qualité du code dans l'application dès le début. C'est vraiment l'activité la plus simple et la plus efficace que les ingénieurs logiciels peuvent effectuer pour prévenir les défauts et renforcer le code tout en accélérant la livraison des applications.

Voici quelques questions courantes d'analyse statique :

• Qu'est-ce que l'analyse de code statique dans un logiciel ?
• Quelles sont les utilisations de l'analyse statique en génie logiciel ?
• L'analyse de code statique peut-elle être automatisée ?
• Qu'est-ce que l'analyse statique automatisée ?

Abordons ces questions de front et voyons comment les solutions Parasoft facilitent le succès des développeurs à travers les langages de programmation et les vulnérabilités de sécurité.

Qu'est-ce que l'analyse de code statique?

Analyse de code statique (ou analyse statique) est une activité de test de logiciels dans le développement de logiciels où le code source est analysé pour les constructions connues pour être associées à des erreurs logicielles ou à des vulnérabilités de sécurité. Lorsqu'une construction à haut risque est détectée, l'outil d'analyse statique signale une violation que le développeur doit afficher et corriger.

Avant de passer en revue certains des principaux avantages de l'analyse statique, passons en revue les différents types d'analyse statique et les différences entre eux.

Il existe quelques principaux types d'analyse statique, chacun ayant ses propres forces et faiblesses. Les conditions pour chacun sont ci-dessous.

Analyse statique basée sur des modèles

Dans sa forme la plus simple, un outil d'analyse statique analyse le code source et le vérifie par rapport à un ou plusieurs ensembles de règles. Par exemple, les ingénieurs font parfois l'erreur d'utiliser la chaîne « \0 » alors que le caractère nul « \0 » est réellement voulu. Cette erreur peut entraîner une corruption de la mémoire et faire planter le programme ou faire d'autres choses désagréables.

Un outil d'analyse statique recherche ces modèles dans le code et les signale comme des erreurs possibles. Ce type d'analyse statique est connu sous le nom d'analyse statique basée sur des modèles.

Certains modèles sont de simples vérificateurs de syntaxe, semblables à un correcteur orthographique lors de l'écriture. D'autres modèles peuvent être beaucoup plus sophistiqués, analysant et détectant des modèles complets associés à des problèmes subtils. Un gros plus : ce genre d'analyse statique ne souffre presque jamais de faux positifs. Lorsque vous travaillez sur des logiciels critiques pour la sécurité ou en particulier sur des logiciels qui ne doivent pas tomber en panne, ce type d'analyse statique est particulièrement utile.

En fournissant des alternatives «plus sûres» aux installations «non sûres», on évite les problèmes connus liés aux fonctionnalités de bas niveau. Essentiellement, les programmes sont écrits dans un sous-ensemble «plus sûr» d'un sur-ensemble.

—Tiré des normes de codage C++ des véhicules aériens d'attaque interarmées - Introduction

Normes modernes de génie logiciel comme Association pour la fiabilité des logiciels de l'industrie automobile (MISRA) et Joint Strike Fighter (JSF) sont basés sur l'idée que certaines constructions doivent être évitées dans le code critique pour la sécurité, en raison de la possibilité que le code de ces systèmes ait des problèmes. L'analyse statique basée sur des modèles est un excellent outil pour les projets qui doivent satisfaire à ces normes.

Analyse de flux

L'analyse de flux, parfois appelée analyse de flux de contrôle ou analyse de flux de données, est quelque peu différente. Ce type d'analyse de code vérifie les constructions problématiques par rapport à un ensemble de règles tout en simulant des chemins de décision et des valeurs de données pour approfondir l'application.

Cela permet au processus d'éliminer les défauts difficiles à trouver comme les suivants.

• Déréférences de pointeur nul
• Débordements de tampon
• Défauts de sécurité tels que des données entachées

L'analyse de flux est excellente dans la mesure où elle peut trouver de vrais bogues dans la logique du code, mais un certain nombre de faux positifs sont une fatalité connue de cette méthode.

Types d'analyses supplémentaires

Il existe également d'autres types d'analyse statique qui permettent d'atteindre différents types d'objectifs. Par exemple, les outils d'analyse de métriques mesurent les caractéristiques du code, comme les lignes de code et la complexité. Les outils d'analyse de la couverture suivent l'exécution du code via des tests unitaires et applicatifs pour permettre une meilleure compréhension de la qualité des tests du code.

Lorsqu'ils sont utilisés ensemble dans le cadre d'un processus de test de développement automatisé, ces types d'analyses offrent une visibilité significative sur la sûreté, la sécurité et la fiabilité d'une application.

Analyse statique : quand doit-elle être effectuée ?

La devise de Parasoft est « tester tôt et tester souvent » afin de détecter le plus tôt possible les problèmes afin de réduire le temps et les coûts de développement. Conformément à cette approche, des tests continus tout au long du processus de développement sont essentiels, mais pas plus qu'aux premières étapes du développement.

L'analyse de code statique peut être effectuée pendant la mise en œuvre, pendant que le code est en cours d'écriture. Invoquez-le simplement depuis votre IDE et corrigez toute violation identifiée au fur et à mesure que vous codez.

Cependant, dans les projets complexes avec de nombreux ingénieurs logiciels, les meilleures pratiques recommandent une approche Agile. Automatisez l'analyse statique dans le processus de génération, de sorte que lorsque chaque développeur valide son code, son code est généré et une analyse statique y est effectuée. Si des violations sont identifiées, le développeur doit résoudre le problème avant que le code ne soit intégré avec succès dans la branche principale.

Cette approche maintient une base de code fiable, propre et constante et est communément appelée intégration continue (CI). CI fait partie de la méthodologie DevOps dans laquelle les développeurs exploitent également d'autres méthodes de test comme les tests unitaires, les tests de régression, la couverture de code, etc. Les avantages de DevOps incluent un flux de travail de vérification et de validation incrémentiel. D'autres avantages sont décrits plus loin dans ce document.

Différences entre l'analyse statique et l'analyse dynamique

L'analyse dynamique, parfois appelée détection d'erreurs d'exécution, teste la qualité, la sécurité et la sécurité globale du code à l'aide de méthodes de test telles que :

• Tests unitaires
• Test d'intégration
• Test du système

Les différence entre ces deux est que l'analyse dynamique nécessite l'exécution de code. L'analyse statique permet aux développeurs d'exécuter des tests sans exécution. Cependant, pour découvrir des vulnérabilités et des défauts plus subtils dans le code, l'analyse dynamique est la meilleure option.

Risques de ne pas exécuter une analyse statique

L'état du logiciel devient de plus en plus complexe. Par exemple, une automobile moyenne peut contenir plus de 1,000 100 MCU exécutant du code et jusqu'à XNUMX millions de lignes de code ! Cette grande surface électronique, en particulier dans les applications critiques pour la sécurité, telles que l'automobile, les dispositifs médicaux ou l'avionique, exige une approche d'ingénierie rigoureuse des logiciels afin d'approcher un code sans défaut.

La bonne nouvelle est que des organisations telles que OWASP, CERTet MITRE s'engagent à rechercher et à publier les meilleures pratiques de programmation pour aider les ingénieurs logiciels à réussir leurs projets logiciels. Il existe également des organismes de normalisation spécifiques qui publient les meilleures pratiques souvent exigées par les organismes de réglementation. Par exemple, MISRA se concentre sur la prise en charge des langages de codage C et C++. Ces meilleures pratiques peuvent être codifiées dans des outils d'analyse statique en tant que règles que les développeurs choisissent de mettre en œuvre dans le cadre de la politique d'une organisation que les développeurs doivent suivre.

L'utilisation d'un outil d'analyse statique capable de mettre en œuvre ces normes de programmation tout en s'intégrant aux processus de développement établis est essentielle. D'un point de vue commercial, ne pas vérifier votre travail avec au moins un outil d'analyse statique augmente considérablement le risque de déploiement ou de publication de vos applications.

Les défauts peuvent conduire à un code exploitable que les pirates malveillants peuvent utiliser pour planter le système, exposer des données sensibles, etc. Dans le cas des logiciels critiques pour la sûreté et la sécurité, les conséquences des vulnérabilités logicielles peuvent être bien plus graves.

Avantages de l'analyse statique automatisée

L'exécution d'une analyse statique sur le bureau offrira certains avantages et peut fonctionner pour de petites équipes ou de petits projets. Cependant, dans les grandes organisations, l'analyse statique doit également être automatisée dans le cadre des versions nocturnes et de l'intégration continue. Lorsque vous implémentez DevOps en tant que partie intégrante du processus de développement, l'analyse du code avec une analyse statique offre un certain nombre d'avantages, comme détaillé ci-dessous.

Cycle de développement plus rapide

Bien que le processus puisse initialement prendre plus de temps que le développement rapide du logiciel sans analyse, les gains d'efficacité deviennent exponentiels tout au long du cycle de vie du développement. L'exécution constante d'analyses statiques dès les premières étapes du projet vous permet de détecter et de corriger les défauts systémiques lorsque le coût de la remédiation est au plus bas.

N'oubliez pas que certaines des erreurs les plus dangereuses peuvent être difficiles à corriger à la fin du cycle, il est donc crucial de les trouver tôt.

Taux de défaut inférieur

L'analyse statique vous aide à trouver et à corriger les défauts à un stade précoce, ce qui peut empêcher la récurrence des défauts systémiques en aval. Une politique de détection précoce réduit le taux de défauts tout au long du cycle de vie du développement et dans les phases de déploiement et de maintenance du cycle de vie du produit.

AMÉLIORATION CONTINUE

Le terme DevOps est largement utilisé pour inclure un ensemble de pratiques qui facilitent la collaboration et la communication interdépartementales nécessaires pour aider les organisations à optimiser et à accélérer leurs processus de développement et de livraison. En partageant les connaissances et les tâches entre les services, les organisations créent un processus efficace pour accélérer le SDLC tout en améliorant les processus de qualité.

Avec cela, pour que DevOps fonctionne, vous avez besoin que l'organisation et ses employés adoptent un flux de travail collaboratif Agile. Scrum est une méthodologie Agile populaire et une pratique exemplaire utilisée par les équipes pour le développement incrémental.

Scrum fait référence à chaque incrément comme un sprint et chaque sprint aide à améliorer la communication d'équipe, une planification approfondie et l'exécution du plan par l'équipe. Ce processus progressif facilite les modifications des exigences, la capacité à traiter rapidement les risques nouvellement identifiés et à maintenir un sentiment constant de préparation.

Ces méthodologies Agile complémentaires incluent une boucle de rétroaction automatisée qui permet progressivement l'application cohérente des politiques de qualité au fur et à mesure que les exigences progressent de la création à la production. Et chaque sprint ou itération via la boucle DevOps CI génère les données dont les équipes ou les départements ont besoin pour accéder et collaborer efficacement.

Ces itérations garantissent la qualité du code et fournissent les mégadonnées nécessaires pour améliorer le processus de développement ainsi que la machination ou l'outillage dans le flux de travail DevOps.

En conséquence, l'analyse statique devient un agent d'amélioration continue et automatisée des processus. Il permet aux développeurs de comprendre et d'examiner une erreur détectée lors de la publication, ou à l'assurance qualité de déterminer s'il existe un moyen de renforcer le code et d'éliminer la possibilité que ces défauts se produisent à l'avenir.

Études de cas : comment l'analyse statique prévient les défauts

Le simple fait de parler de concepts ne fournit pas de preuves concrètes. Il est préférable de voir les outils en action en fonction des résultats qu'ils fournissent dans des scénarios réels. Par exemple, un client Parasoft en avionique a rencontré des difficultés avec la conformité DO-178C et la possibilité de personnaliser un outil selon ses besoins.

Le test C/C++ de la solution Parasoft permet une telle personnalisation et exploite l'analyse statique du code source pour plusieurs avantages.

1. Aide à intégrer de nouveaux développeurs.
2. Automatise le processus de révision du code.
3. Fournit une rétroaction continue.
4. Prépare le logiciel pour de longs cycles de vie.

La un exemple explique en outre comment l'analyse statique prévient les défauts dans des scénarios réels.

Construire la qualité du code avec des outils d'analyse statique

De bons outils d'analyse statique incluent également une documentation descriptive sur la norme de programmation mise en œuvre. Cela étend les connaissances en programmation et le développement professionnel des ingénieurs en logiciel. Au fil du temps, le respect de ces normes améliore également la qualité moyenne du code en améliorant les programmeurs grâce à un retour constant.

Vous voulez une livraison de logiciels encore plus rapide ? Utilisez un outil d'analyse statique qui tire parti de l'IA et de l'apprentissage automatique qui hiérarchise automatiquement tous les défauts identifiés à corriger par ordre de criticité ou d'importance et de réduction du bruit

À propos de la solution d'analyse statique de Parasoft

Il existe plusieurs outils d'analyse statique sur le marché, allant des utilitaires open source aux solutions complètes de test de développement. La solution de test logiciel de Parasoft fournit une plate-forme intégrée pour automatiser un large éventail de pratiques de qualité logicielle pour plusieurs langages de codage. Il fournit également des rapports significatifs et complets et l'option d'analyse intelligente optimisée par Parasoft DTP.

Pour C et C++, en plus d'une gamme complète de capacités d'analyse de code statique et de plus de 2,500 XNUMX règles, Parasoft C / C ++test fournit une solution unifiée pour vos pratiques de test de développement. Conseil de pro : c'est le meilleur outil du marché basé sur les implémentations de MISRA C 2023, MISRA C++ 202x, AUTOSAR C++ 14, Scott Meyers' Effective C++, Effective STL et d'autres sources établies.

Comment fonctionne le test Parasoft C/C++

Parasoft C/C++test exécute et génère des tests unitaires automatisés et permet plusieurs types de couverture de code, notamment :

• Gamme
• Déclaration
• Block
• Chemin
• Décision (succursale)
• État simple
• Couverture MC/DC

Il fournit également une analyse du temps d'exécution et est livré avec un kit de qualification d'outils pour se conformer aux normes de sécurité fonctionnelle.

Solutions Parasoft supplémentaires

Parasoft a un support complet d'analyse de code statique pour le langage Java avec Jtest et pour le langage .NET avec pointTEST.

Tout comme avec C et C++, ce sont des solutions entièrement intégrées qui fournissent plus qu'une simple analyse statique, vous obtenez donc une solution complète pour apporter efficacité et facilité à vos tests de logiciels. Un utilisateur peut analyser le code avec l'analyse statique Parasoft sur le bureau et également l'intégrer dans vos builds automatisés pour vous permettre de prévenir les défauts de manière continue et automatique.

Comment Parasoft vous aide à passer à gauche

Pour obtenir des flux de travail automatisés qui améliorent la collaboration et l'efficacité, ces moteurs d'analyse statique s'intègrent à PAO Parasoft qui fournit des workflows pour intégrer la qualité dans votre SDLC. Vous pouvez définir votre politique de développement, puis appliquer automatiquement des exigences non fonctionnelles.

Par exemple, l'analyse statique est automatiquement exécutée pendant la construction et les violations sont signalées à DTP. Ensuite, ils sont traités et les résultats sont renvoyés à l'IDE de l'ingénieur pour être visualisés en vue d'une correction.

DTP effectue également des analyses intelligentes qui permettent à ces flux de travail d'évaluer automatiquement la qualité et le risque de votre développement logiciel. Par exemple, DTP peut rechercher des problèmes systémiques associés au processus de programmation. Il peut également corréler une violation grave du code produit par un ingénieur junior avec un ensemble de tests unitaires et des informations de couverture pour déterminer le niveau de risque associé au module.

Si la corrélation indique un niveau de risque supérieur à un seuil spécifique, la violation peut déclencher un flux de travail d'amélioration continue des processus spécifique qui implique une révision du code par les pairs et une analyse supplémentaire en plus des tâches normales de correction des défauts.

Conclusion

L'analyse de code statique est un élément important pour s'assurer que les applications fonctionnent comme prévu. Il réduit les risques associés à la publication de logiciels potentiellement risqués et améliore la vitesse globale de l'équipe de développement. L'intégration de l'analyse statique dans une infrastructure de test de logiciels plus large maximise l'efficacité de la pratique.

Parasoft propose une solution d'analyse et de test de code de niveau entreprise en C/C++test, Jtest et dotTEST, ainsi qu'un système avancé d'analyse et de création de rapports en DTP. La combinaison de ces technologies permet aux équipes d'ingénierie logicielle d'accélérer la livraison de logiciels tout en s'assurant que leurs applications fonctionnent comme prévu.

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