代码插桩
更新时间：2011-05-27 01:20
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代码插桩是实现覆盖测试的关键技术之一，而高效的插桩技术对于嵌入式软件的测试来说又是至关重要的。在对CodeTeST 中插桩技术研究的基础上，以GCC 作为开发平台，应用并实现了新的插装器，采用增加一个词法语法分析器的方法，提高了插桩的效率。经过实验证明新的插装器具有代码膨胀率小，插桩速度块的优点，在一定程度上做到了高效插桩。
代码插桩概述
在实现覆盖测试的过程中，往往需要知道某些信息，如：程序中可执行语句被执行（即被覆盖）的情况，程序执行的路径，变量的引用、定义等。要想获取这类信息，需要跟踪被测程序的执行过程，或者是由计算机在被测程序执行的过程中自动记录。前者需要人工进行，效率低下且枯燥乏味；后者则需要在被测程序中插入完成相应工作的代码，即代码插桩技术。如今大多数的覆盖测试均采用代码插桩技术。
在对普通应用的软件进行测试时，由于现在电脑的配置越来越高，电脑的运行速度越来越快，代码插桩所引起的问题还不是很明显或者说是在可以接受的范围之内。但是对于嵌入式软件来说这却是致命的问题。因为嵌入式软件的系统资源有限（内存较小、I/O 通道较少等），过大的代码膨胀率将使得程序不能在嵌入式系统中运行；同时嵌入式软件通常具有很强的实时性，程序的输出只在有限的时间内有效，迟到的“正确的”结果是无用的甚至会变成错误的、有害的。
代码插桩技术会破坏程序的时间特性等，导致软件执行的错误。因此我们需要更高效的代码插桩技术来完成覆盖测试，尤其是嵌入式软件的覆盖测试。
代码插桩方式比较
由于程序插桩技术是在被测程序中插入探针，然后通过探针的执行来获得程序的控制流和数据流信息，以此来实现测试的目的。因此，根据探针插入的时间可以分为目标代码插桩和源代码插桩。
（1）目标代码插桩的前提是对目标代码进：
行必要的分析以确定需要插桩的地点和内容。由于目标代码的格式主要和操作系统相关，和具体的编程语言及版本无关，所以得到了广泛的应用，尤其是在需要对内存进行监控的软件中。但是由于目标代码中语法、语义信息不完整，而插桩技术需要对代码词法语法的分析有较高的要求，故在覆盖测试工具中多采用源代码插桩。
（2）源代码插桩是在对源文件进行完整的：
词法分析和语法分析的基础上进行的，这就保证对源文件的插桩能够达到很高的准确度和针对性。但是源代码插桩需要接触到源代码，使得工作量较大，而且随着编码语言和版本的不同需要做一定的修改。在后面我们所提到的程序插桩均指源代码插桩。
代码插桩设计
（1）插桩位置：
探针的植入要做到紧凑精干，才能保证在做到收集的信息全面而无冗余，减少代码的膨胀率。因此，在确定插桩位置时，要将程序划分，基本的划分方法是基于“块”结构。
按照块结构的划分，探针的植入位置有以下几种情况：
a. 程序的第一条语句；b. 分支语句的开始；c. 循环语句的开始；d. 下一个入口语句之前的语句；e. 程序的结束语句；f. 分支语句的结束；g. 循环语句的结束；除此之外，根据覆盖测试要求的不同，插桩的位置除了上面所说的几种情况外，也会随着覆盖测试要求的不同有所变化。
（2）插桩策略：
插桩策略是解决“如何插”的问题。传统的插桩策略是在所有需要插桩的位置插入探针，在程序运行过程收集所有可能用到得程序信息，将其写入数据库进行分析和处理。这种方法对于大型的程序来说，将会造成相当大的工作量，效率很低，且会造成很大的代码膨胀率。而我们会根据不同的测试要求，每次插入不同的探针，采用相应的插桩策略，这样就减少了代码的膨胀率，保证了程序执行的效率。下面简单介绍几种探针的插桩策略。
语句覆盖探针（基本块探针）：在基本块的入口和出口处，分别植入相应的探针，以确定程序执行时该基本块是否被覆盖。
分支覆盖探针：C/C++语言中，分支由分支点确定。对于每个分支，在其开始处植入一个相应的探针，以确定程序执行时该分支是否被覆盖。
条件覆盖探针：C/C++语言中，if, swich,while, do-while, for 几种语法结构都支持条件判定，在每个条件表达式的布尔表达式处植入探针，进行变量跟踪取值，以确定其被覆盖情况。
根据不同测试要求采用不用的插桩策略，每次在不同的位置植入相应的探针，使得每次只是植入有限的探针，这就更大大减少了代码的膨胀率和插桩的速度。
代码插桩实验
