Automatická analýza neúplných programů

Bc. Jakub Šárník

Bachelor's thesis

Automatic analysis of incomplete programs

Abstract:

Nástroje precizní automatické analýzy programů často vyžadují, aby byl program kompletním uzavřeným celkem, který je možné interpretovat. V průběhu vývoje softwarových systémů však dává smysl analyzovat i jejich neúplné fragmenty, jako jsou knihovny či samostatné funkce. Na rozdíl od kompletních programů není obecně možné ve fragmentech programů najít chyby nezávislé na jejich vstupních parametrech, kterých však většinou bývá neprakticky mnoho. Cílem této práce je navrhnout algoritmus pro analýzu fragmentů programů za účelem identifikace hodnot parametrů, které vedou ve fragmentu k chybě, a to efektivně a nad existující procedurou hledání chyb v kompletních programech. Algoritmus byl navržen, byl též implementován prototyp pracující nad mezikódem LLVM IR a analyzátorem DIVINE. Vyhodnocení představeného přístupu ukazuje, že zvolená cesta naplňuje očekávání a má potenciál k dalšímu rozšiřování.

Abstract:

Precise automatic analysis tools for computer programs usually expect their inputs to be complete programs that can interpreted. However, analysis of incomplete program fragments is often desirable during development process of a software system. In contrast to a complete program, we usually cannot expect to find errors independent of parameter values in a program fragment. The total amount of possible parameter combinations is, however, often intractably large. The goal of this thesis is to design an algorithm for analysis of program fragments that identifies those parameter values which lead to an error in a given fragment. The algorithms should be efficient and built around an existing procedure for analysing complete programs. We have designed such algorithm and implemented its prototype using LLVM language and DIVINE analyser. Our evaluation shows that our methods work as expected and show promise for future expansion.

Keywords

analýza softwarových systémů, software analysis, datová abstrakce, data abstraction, logika bitových vektorů, bitvector logic, návrh algoritmu, algorithm design, implementace, implementation, DIVINE, LLVM, C, C++

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 5. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 28. 6. 2022
• Supervisor: RNDr. Petr Ročkai, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Jan Strejček, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / field:
Applied Informatics / Applied Informatics