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基于动态符号执行的测试工具设计与实现

蒋思远  
【摘要】:随着各行各业对计算机软件的日趋依赖,软件故障带来的经济损失也日渐庞大。尤其在高可信领域,应最大可能地避免软件故障。为了达到该目标,软件测试是一个重要且易行的方法。白盒测试将程序内部结构作为测试目标,用于测试程序的正确性,被广泛地运用在高可信领域。近十几年,人工成本不断的增加、白盒测试标准的日渐复杂以及被测程序复杂性的快速增长,使得对自动化白盒测试工具的需求日趋强烈。 为了自动化地进行白盒测试,测试工具需要根据被测代码来自动生成测试输入。符号执行技术通过将输入变量看作符号来模拟执行,可以收集被测代码中的分支条件表达式,并将这些信息作为对输入变量的约束用于自动生成测试输入的过程中。符号执行技术要运用在真实程序中非常困难,主要的问题是真实程序中抽取的约束过于复杂而求解太慢或不能求解。为了处理上述问题,动态符号执行被提出,将过于复杂的约束用变量的实际值简化,来提高符号执行的可行性。 为了使动态符号执行生成的测试输入更有效,本文从三方面着手提高动态符号执行的效率:将白盒测试覆盖目标作为测试驱动;优化可变偏移的约束处理;动态管理测试输入生成的变量集合。本文描述并讨论了一个基于动态符号执行的测试工具CAUT的设计与实现,详细描述并分析了在这套设计中的三个改进方案。本文通过将本测试工具与其它现有的基于动态符号执行的测试工具相比较,实验说明了三个方案的有效性,并且进行了179个函数单元的测试,反映了其实际应用价值。


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