[发明专利]数据耦合和控制耦合自动分析方法

说明书

本发明公开了一种数据耦合和控制耦合自动分析方法，包含：分析软件源代码，获取潜在耦合因子，并记录潜在耦合因子；分析软件源代码，确定程序的调用关系，沿着程序调用关系，识别MPC路径并形成MPC路径集合；识别各MPC路径上的潜在耦合因子是否为“耦合对”；在软件源代码中出现“耦合对”的地方插装标记语句；在已插装了标记语句的程序上，执行基于需求的测试程序，分析所插装的标记语句的执行结果，生成耦合覆盖分析报告。本发明实现了数据耦合和控制耦合分析的自动化，避免了人工分析所可能引入的错误和遗漏。

技术领域

本发明涉及民用飞机软件开发技术，特别涉及软件验证技术中的数据耦合和控制耦合自动分析技术。

背景技术

软件工程倡导软件的高内聚和低耦合，但是模块之间的耦合又是难以避免的，因此，安全关键软件研发必须考虑如何保证耦合不带来负面影响。

按照国际民用飞机软件适航标准RTCA DO-178C《Software Consideration onAirborne System and Equipment Certification》,软件安全性等级自高到低分为A、B、C、D、E五个等级。对于安全性等级比较高的软件(A级、B级、C级)，DO-178C要求在软件验证过程中，必须进行数据耦合和控制耦合分析，以保证所有耦合均得到验证。两项分析均要求基于软件需求的动态测试结果展开，要求“分析确认基于需求的测试遍历了模块之间的数据和控制耦合”。

DO-178C对数据耦合的定义为：一个软件模块对不完全被其自身所控制的数据的依赖。

DO-178C对控制耦合的定义为：一个软件模块影响另一个软件模块执行的方式或程度。

软件工程中定义了6种耦合关系，其中也有数据耦合和控制耦合，但其定义与DO-178C不同。DO-178C的数据耦合与控制耦合覆盖了软件工程的全部6种耦合，对应关系见下表：

本案所关注的数据耦合和控制耦合是DO-178C定义的数据耦合和控制耦合。

目前已知的数据耦合和控制耦合验证实施方法主要是人工分析方法：人工分析代码中存在哪些数据耦合和控制耦合关系，人工检查基于软件需求的动态测试用例设计和测试程序执行情况，人工判断程序的数据耦合和控制耦合是否被充分地验证过了。

人工分析费时费力且容易发生遗漏和错误，自动化分析将能有效保证分析质量并提高工作效率。

说明：模块(Module)是指程序的基本组成部分。

发明内容

本发明的发明目的在于通过分析DO-178C关于数据耦合和控制耦合的定义、耦合因子在软件中被使用时的特征，提出并实现了一种数据耦合和控制耦合的自动分析方法。本发明的原理是通过潜在耦合因子的识别，识别出可能发生耦合的全局变量、局部变量、函数参数、数据文件、数据库等；通过程序调用关系的识别，明确程序模块的执行顺序；提出“更改路径覆盖(Modified Path Coverage)”的路径遍历策略，只考虑影响耦合的路径，不考虑单纯循环(循环控制语句不含耦合因子)等不影响耦合的路径，使得完全路径遍历的可能是天文数字的路径数量，降低为工程可实施的路径数量；通过对按照更改路径覆盖策略对应的每条路径(以下简称MPC路径)的识别，明确程序语句的执行顺序；通过MPC路径的遍历，识别出全部的“耦合对”；通过程序插装，为“耦合对”打上标记；通过基于需求测试程序的执行，采集耦合覆盖数据；通过耦合结果分析，产生耦合覆盖分析报告。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种数据耦合和控制耦合自动分析方法，包含以下程序步骤：

步骤1、分析软件源代码，获取潜在耦合因子，并记录潜在耦合因子；