Сравнение возможностей pvs-studio и visual studio 2010 по выявлению...

Сравнение возможностей PVS-Studio и

Visual Studio 2010 по выявлению

дефектов в 64-битных программах

Автор: Андрей Карпов

Дата: 06.07.2010

Аннотация

В статье сравниваются три механизма анализа кода с точки зрения выявления 64-битных ошибок:

компилятор Visual C++2010, компонент Code Analysis for C/C++ входящий в состав Visual Studio

2010 Premium/Ultimate и анализатор Viva64 входящий в состав PVS-Studio 3.60. Показаны

возможности как по выявлению дефектов в 64-битных проектах, так и предварительной

диагностики 64-битных ошибок еще в 32-битном проекте.

Введение

Наша компания ООО "Системы программной верификации" разрабатывает специализированный

статический анализатор кода Viva64, предназначенный для выявления 64-битных ошибок в

Windows-приложениях. Анализатор Viva64 входит в состав пакета PVS-Studio, интегрирующегося в

среду Visual Studio 2005/2008/2010.

Наши потенциальные пользователи, рассматривающие вопрос приобретения PVS-Studio часто

задают вопрос касательно преимуществ нашего инструмента перед диагностическими

возможностями компилятора Visual C++ и компонента Code Analysis for C/C++, доступного в

расширенных редакциях Visual Studio (например, в Visual Studio 2010 Premium/Ultimate).

Также наших пользователей интересует возможность предварительного выявления 64-битных

ошибок еще на том этапе, когда 64-битного проекта не существует.

В этой статье мы проведем сравнение различных инструментов по 31 паттерну 64-битных ошибок

и покажем их эффективность при проверке 32-битных и 64-битных проектов. В третьем разделе

статьи будут даны ссылки, поясняющие каждый из паттернов ошибок, а также даны комментарии

к таблицам сравнения. Тестовый проект, на котором происходило сравнение и который содержит

все паттерны ошибок, доступен для скачивания по адресу http://www.viva64.com/external-

pictures/ErrorExamples-vs2010-project.7z.

1. Сравнение инструментов при анализе 64-битного проекта

Сравнение инструментов и процент найденных дефектов при анализе 64-битных проектов

приведены в таблице 1. Обратите внимание, что колонка относящаяся к Code Analysis for C/C++

пуста. Причина в том, что на данный момент Code Analysis for C/C++ не работает с 64-битными

проектами.

Также отметим, что с помощью ключа /Wall включены все предупреждения компилятора Visual

C++, то есть полностью используются его диагностические возможности. При этом ключ /Wp64

отсутствует, так как он игнорируется (не имеет смысла) при компиляции 64-битных проектов.

Цветовая раскраска ячеек (легенда):

• Серый - не диагностируется.

• Голубой фон - диагностируется частично (смотри пояснения в третьем разделе).

• Зеленый фон - диагностируется.

Таблица 1 - Сравнение возможностей компилятора Visual C++ 2010, Code Analysis for C/C++ (Visual

Studio 2010 Premium) и Viva64 (PVS-Studio 3.60) по выявлению 64-битных ошибок в 64-битном

проекте

Вывод

Диагностические возможности статического анализатора Viva64 в несколько раз превосходят

возможности Visual C++ 2010 при поиске 64-битных ошибок в 64-битных проектах. Компонент

Code Analysis for C/C++ в поиске данного класса ошибок бесполезен, так как на данный момент не

работает с кодом 64-битных проектов.

2. Сравнение инструментов при анализе 32-битных проектов

Часто интерес вызывает возможность выявления 64-битных ошибок еще на этапе работы с 32-

битным проектом. Этот интерес проистекает из следующих двух задач:

1. Оценить стоимость миграции 32-битного приложения на 64-битную систему.

2. Заранее устранить как можно большее количество 64-битных ошибок еще до начала

миграции приложения.

Сравнение инструментов и процент найденных дефектов при анализе 32-битных проектов

приведено в таблице 2.

Для компилятора Visaul C++ указаны ключи /Wall и /Wp64, чтобы с максимально полно

использовать его диагностические возможности. Для модуля Code Analysis for C/C++ также

включены все возможные предупреждения.

Цветовая раскраска ячеек (легенда):

• Серый - не диагностируется.

• Голубой фон - диагностируется частично (смотри пояснения в третьем разделе).

• Зеленый фон - диагностируется.

Таблица 2 - Сравнение возможностей компилятора Visual C++ 2010, Code Analysis for C/C++ (Visual

Studio 2010 Premium) и Viva64 (PVS-Studio 3.60) по выявлению 64-битных ошибок в 32-битном

проекте

Вывод

Диагностические возможности статического анализатора Viva64 в несколько раз превосходят

возможности Visual C++ 2010 при поиске 64-битных ошибок в 32-битных проектах.

Диагностические возможности Visual C++ 2010 при анализе 32-битных проектов хуже, чем при

анализе 64-битных. Это связано с тем, что при компиляции 32-битных проектов компилятор

использует другую модель данных (ILP32).

Компонент Code Analysis for C/C++ представляет собой статический анализатор общего назначения

и не помогает в выявлении рассматриваемого нами класса 64-битных ошибок.

Анализатор Viva64 выполнил анализ тестового проекта одинаково полно как для 32-битных, так и

для 64-битных проектов. На практике анализатор Viva64 все же может выдать меньше

предупреждений при анализе 32-битного проекта, пропустив до 5% ошибок. Подробнее смотри -

Урок 28. Оценка стоимости процесса 64-битной миграции Си/Си++ приложений.

3. Описание параметров, по которым производилось сравнение

Подробное описание в статье каждого паттерна ошибок займет крайне много места. Ограничимся

только ссылками на различные ресурсы, где можно в подробностях ознакомиться с каждым из

паттернов и посмотреть различные примеры. Также даны поясняющие комментарии, почему

некоторые виды ошибок диагностируются только частично.

3.1. Неявное приведение 32-битного типа к memsize-типу

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V101. Implicit assignment type conversion to memsize type.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 11. Паттерн 3. Операции

сдвига.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 17. Паттерн 9.

Смешанная арифметика.

3.2. Опасная адресная арифметика

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V102. Usage of non memsize type for pointer arithmetic.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 13. Паттерн 5. Адресная

арифметика.

3.3. Неявное приведение memsize-типа к 32-битному типу

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V103. Implicit type conversion from memsize type to 32-bit type.



• Андрей Карпов. Блог ООО "СиПроВер". Проблемы 64-битного кода в реальных

программах: FreeBSD.

3.4. Неявное приведение 32-битного типа к memsize-типу в операции

сравнения

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V104. Implicit type conversion to memsize type in an arithmetic

expression.



• Андрей Карпов. Блог ООО "СиПроВер". Почему A + B != A - (-B).

3.5. Неявное приведение 32-битного типа к memsize-типу в тернарной

операции

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V105. N operand of '?:' operation: implicit type conversion to

memsize type.



3.6. Неявное приведение 32-битного типа к memsize-типу при вызове

функции

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V106. Implicit type conversion N argument of function 'foo' to

memsize type.



3.7. Неявное приведение memsize-типа к 32-битному типу при вызове

функции

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V107. Implicit type conversion N argument of function 'foo' to

32-bit type.



3.8. В качестве индекса используется не memsize-тип

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V108. Incorrect index type: 'foo[not a memsize-type]'. Use

memsize type instead.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 13. Паттерн 5. Адресная

арифметика.

3.9. Неявное приведение 32-битного типа к memsize-типу внутри

оператора return

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V109. Implicit type conversion of return value to memsize type.



3.10. Неявное приведение memsize-типа к 32-битному типу внутри

оператора return

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V110. Implicit type conversion of return value from memsize

type to 32-bit type.



3.11. Функции с переменным количеством аргументом в качестве

параметра передается значение memsize-типа

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V111. Call function 'foo' with variable number of arguments. N

argument has memsize type.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 10. Паттерн 2. Функции с

переменным количеством аргументов.

3.12. Опасное магическое число

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V112. Dangerous magic number N used.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 9. Паттерн 1. Магические

числа.

3.13. Попытка хранение значения memsize-типа в переменной типа

double

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V113. Implicit type conversion from memsize to double type or

vice versa.

• Документация по PVS-Studio. V203. Explicit type conversion from memsize to double type or

vice versa.


Хранение в double целочисленных значений.

Примечание к таблице

При сборке 32-битного проекта компилятор Visual C++ предупреждает только о приведении типа

double к size_t, и не предупреждает о приведении типа size_t к double.

3.14. Некорректное изменение типа указателя

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V114. Dangerous explicit type pointer conversion.


Изменение типа массива.


программах: изменение типа указателя.

3.15. Использование memsize типов при работе с исключениями

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V115. Memsize type is used for throw.

• Документация по PVS-Studio. V116. Memsize type is used for catch.


Исключения.

3.16. Наличие memsize-типов в объединениях

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V117. Memsize type is used in the union.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 16. Паттерн 8. Memsize-

типы в объединениях.

3.17. Опасное выражение в качестве аргумента функции malloc()

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V118. malloc() function accepts a dangerous expression in the

capacity of an argument.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 9. Паттерн 1. Магические

числа.

3.18. Некорректные вычисления размеров объектов с использованием

нескольких операторов sizeof()

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V119. More than one sizeof() operators are used in one

expression.


Выравнивание данных.

3.19. Оператор new принимает в качестве аргумента выражение 32-

битного типа

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V121. Implicit conversion of the type of 'new' operator's

argument to size_t type.



3.20. Явное приведение 32-битного типа к memsize-типу

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V201. Explicit type conversion. Type casting to memsize.

3.21. Явное приведение memsize-типа к 32-битному типу

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V202. Explicit type conversion. Type casting from memsize to 32-

bit.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 15. Паттерн 7. Упаковка

указателей.

• Андрей Карпов. Блог ООО "СиПроВер". Поиск ошибок явного приведения типа в 64-битных

программах.


Компилятор Visual C++ диагностирует только явное приведение указателей к 32-битным типам

данных, а не всех memsize-типам.

3.22. Некорректно объявленные виртуальные функции

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V301. Unexpected function overloading behavior. See N

argument of function 'foo' in derived class 'derived' and base class 'base'.


Виртуальные функции.


программах: виртуальные функции.


Компилятор Visual C++ диагностирует все ситуации, когда прототип функции в классе наследнике,

отличается от прототипа функции в базовом классе, объявленной как виртуальной. В результате

выдается множество предупреждений не связанных с 64-битными дефектами, что осложняет

использование данной проверки. При компиляции 32-битного проекта данный вид ошибки

вообще не обнаруживается компилятором.

3.23. Опасный оператор []

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V302. Member operator[] of 'foo' class has a 32-bit type

argument. Use memsize-type here.

• Андрей Карпов. Блог ООО "СиПроВер". Поиск 64-битных ошибок в реализации массивов.

3.24. Использование устаревших функций

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V303. The function is deprecated in the Win64 system. It is safer

to use the 'foo' function.

3.25. Ошибка переполнения или неполной обработки буфера

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V320. A call of the 'foo' function will lead to a buffer overflow or

underflow in a 64-bit system.


Задача поиска переполнения буфера достаточно сложна и во многих случаях вообще не может

быть решена методом анализа исходного кода. Поэтому в таблице отмечено, что анализатор

Viva64 выявляет только некоторые из дефектов данного типа.

3.26. Поиск структур, размер которых можно уменьшить без потери

производительности

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V401. The structure's size can be decreased via changing the

fields' order. The size can be reduced from N to K bytes.

• Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++. Урок 23. Паттерн 15. Рост

размеров структур.

• Андрей Карпов. Блог ООО "СиПроВер". Viva64 для оптимизации структур данных.


Компилятор Visual C++ уведомляет обо всех пустых промежутках между полями в структур,

которые возникают из-за выравнивания данных. Эту информацию можно использовать для

поиска неоптимальных структур, однако на практике это затруднительно.

3.27. Использование функции без её предварительного объявления (в

языке Си)

Описание:

• Документация по PVS-Studio. V102. Usage of non memsize type for pointer arithmetic.

• Андрей Карпов. Блог ООО "СиПроВер". Красивая 64-битная ошибка на языке Си.


Анализатор диагностирует этот вид ошибок косвенно, выдавая предупреждение о приведения

типа int к указателю.

3.28. Некорректные #ifdef..#else

Описание:

• Андрей Карпов. Коллекция примеров 64-битных ошибок в реальных программах. Пример

3.

3.29. Ошибки сериализации (изменение размеров типов, изменение

порядка байт)

Описание:


Сериализация и обмен данными.

3.30. Ошибки перенаправления (связанные с WoW64)

Описание:

• Андрей Карпов. Коллекция примеров 64-битных ошибок в реальных программах. Пример

30.

3.31. Изменение поведения при использовании перегруженных функций

Описание:


Перегруженные функции.

Заключение

Статический анализатор Viva64, входящий в состав PVS-Studio в несколько раз превосходит

возможности Visual C++ 2010 и компонент Code Analysis for C/C++ по выявлению 64-битных

дефектов. При этом анализатор может быть одинаково эффективно использован как при

разработке новых 64-битных проектов, так и при подготовке 32-битного кода к переносу на 64-

битную систему. Анализатор Viva64 также помогает в оценке стоимости переноса приложения на

64-битную систему, что описано в "Урок 28. Оценка стоимости процесса 64-битной миграции

Си/Си++ приложений".

Сравнение возможностей pvs-studio и visual studio 2010 по выявлению...

Technology