[发明专利]基于动态符号执行的Java程序错误检测方法

说明书

本发明提供了一种基于动态符号执行的Java程序错误检测方法，涉及软件测试领域，本发明首先添加整数数组和字符串类型，创建数组值设置函数，并下载Jconstraints‑z3工具，对被测程序代码模块初始化，探索程序中的路径利用z3求解出约束条件对应的解，按照字符串输出方式整合形成Junit测试用例，本发明在GitHub上选取相对较为复杂的程序，Jdart支持数组变量和字符串的符号化，能够对含有数组变量和字符串的程序进行约束条件的探索，求解出相应的解同时生成Junit测试用例，所能支持的求解器的范围扩大，增加了如coral、SMTInterpol等SMT求解器的支持。

技术领域

本发明涉及软件测试领域，尤其是一种程序错误检测方法。

背景技术

文献“基于动态符号执行的C代码缓冲区溢出检测，北京邮电大学学报，2016，Vol39(z1)，p50-54”提出了一个基于底层虚拟机的中间代码的缓冲区溢出检测工具PathChecker。在动态分析阶段，首先结合模糊测试，产生随机输入数据，并实际运行待分析程序，在每次执行过程中PathChecker沿着当前的执行路径进行符号化执行，并不断更新符号状态。在此过程中，若遇到一条缓冲区访问操作指令，则使用SMT求解器检验在当前符号状态下该操作是否一定满足安全性质。符号执行引擎在执行的过程中不断收集路径约束，每次执行结束后，使用深度优先搜索算法对路径约束集合末尾的约束进行取反，以得到一组新的约束。若可以求解，则这组新约束对应于一条未探索的程序路径，否则表示探索不到新的路径，系统将重新产生随机数据。迭代整个过程，直到所有路径分析完毕或者提前设置好的运行时间用尽。此方法能够较好地检测出C代码中的缓冲区溢出漏洞。但是PathChecker的框架不具有可扩展的特性，它所支持的求解器只限定为Z3这一种，导致出现部分约束无法被求解的情况。其次，此方法的检测结果包括了覆盖率和时间，但并未生成具体的测试用例。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种程序错误检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包含如下步骤：

步骤1：首先，在Jconstraints中添加整数数组和字符串类型，在Jconstraints的ArrayType类文件中提供构造函数、符合字符串输出标准的结果展示函数以及符号数组，创建标准的数组值设置函数；

步骤2：从github上下载Jconstraints-z3工具，之后将Jconstraints-z3按照工程导入方式导入到开发集成环境eclipse中，该工具为Jdart提供了调用z3求解器的接口；

步骤3：通过调用存在于Jdart中的ClassInfo中的符合初始化标准的初始化函数和方法初始化函数，对被测程序代码模块初始化：创建一个新任务，对被测试代码中需要被测试的方法的参数创建符号类型变量，对于Java语言的基本类型变量，直接生成对应的符号变量；对于数组变量和字符串，首先从堆中取出引用值，根据引用值调用堆中get方法得到整型数组或字符数组对象本身，之后调用PrimitiveArrayHandler和StringHandler类中annotateObject方法并根据参数传入方式将数组或字符串对象传入到此方法中，创建符号化对象；

步骤4：利用深度优先策略探索程序中的路径，首先访问第一个邻接结点，然后再以第一个邻接结点作为初始结点，访问第一个邻接结点的第一个邻接结点，直到遍历完所有结点，在此过程中，收集if语句包括的约束条件，最后，利用z3求解器求解出约束条件对应的解，利用Jdart中的TestSuiteGenerator类将求出的约束条件对应的解，按照字符串输出方式整合，形成Junit测试用例。