第04章 基于缺陷模式的软件测试

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死锁模式
故障模式

故障模式中给出的故障描述，是程序中可能存 在的故障，这些故障一旦被激活，就会使系统 发生错误。包括以下几种故障模式：
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故障模式
1、内存泄漏的故障模式（Memory Leak Fault， MLF）

定义：设在程序的某处申请了大小为MB的空间， 凡在程序结束时MB或者MB的一部分没被释放、多 次释放MB或MB的一部分都是内存泄漏故障。
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随机数

例如像rand()和random()这样的随机数生成 函数,它们在生成伪随机值的时候表现出来的 性能是非常差的, 如果用它们来生成默认的口 令, 这些口令将很容易被攻击者猜测到。
可以选变量作为种子，如时间：


srand((unsigned) time(NULL)) ； rand() ；

例4-50：使用的数据来自输入函数

FILE *f=NULL；
char *config = getenv(“CONFIG_FILE”); if(config!=NULL) f=fopen(config,”r”);
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安全漏洞模式
3.

竞争条件(Race Condition)
定义: 如果程序中有两种不同的I/O调用同一文件 进行操作，而且这两种调用是通过绝对路径或相 对路径引用文件的，那么就易出现Race Condition问题。在两种操作进行的间隙，黑客可 能改变文件系统，那么将会导致对两个不同的文 件操作而不是同一文件进行操作。
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故障模式
4．空指针使用故障（NULL Pointer Dereference Fault NPDF）

定义：引用空指针或给空指针赋值的都是空指针使 用故障。 listrec *new_entry=(listrec *)malloc(sizeof(listrec)); if(!entry) return NULL;

这种典型的问题发生在用户拥有不同的权限运行 的程序中(例如：setuid程序、数据库和服务器程 序等)。
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安全漏洞模式
4.

风险操作（Risky Operation）
定义：如果不恰当地使用了某些标准库函 数，可能会带来安全隐患。甚至在某些情 况下，某些函数一经被使用, 就可能会带 来安全隐患。
main(int argc, char *argv[]){ char argvBuffer[16]; if(argc==2) { ...} strcpy(argvBuffer,argv[1]); }

argv来自命令行，长度如果超过15则溢出

例4-48：格式化字符串造成的缓冲区溢出

int main(){ char fixed_bur[10];

（3）在结构类型中，由于结构体中的成员变 量是连续存放的，在数组的拷贝过程中，多余 的数据会自动的存放在后面所定义的成员变量 中，这种情况数组并不产生越界错误。
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故障模式
3．使用未初始化变量故障模式（Uninitialized Variable Fault，UVF）

定义：使用未初始化变量故障：存在一个路 径，在该路径上使用前面没有被赋初值的变 量是使用未初始化变量故障。
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更精确，可以使clock、硬件
缺陷模式

此类缺陷是不应该发生的，它未必会造成系统 的错误，但可能会隐含某些故障，或者是由初 级软件工程师不理解造成的。

性能缺陷模式：此类缺陷会降低系统的性能
疑问代码模式：让人费解的代码
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缺陷模式

低性能模式:

该模式导致软件运行效率低下，因此建议 采用更高效的代码来完成同样的功能。这 类模式主要包括使用低效函数/代码、使用 多余函数、Java中显式垃圾回收、冗余代 码、头文件中定义的静态变量、不必要的 文件包含、字符串低效操作和有更简单的 运算可以替代等。
软件测试技术
主讲人：刘 伟
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缺陷模式

缺陷模式是和语言本身相关的，不同的语言有 着不同的缺陷模式。

故障模式


漏洞模式
缺陷模式

规则模式
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故障模式

此类缺陷是故障，一经产生，会导致系统出错。

内存泄露模式 资源泄漏模式


指针使用错误模式
数组越界模式 非法计算模式 使用未初始化变量模式 死循环结构模式

定义：设某数组定义为Array[minmax]， 若引用Array[i]且i<min或i>max都是数组 越界故障。
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故障模式

（1）对程序中任何出现Array[i]的地方，都要判断i 的范围，可能有三种情况：

若i是在数组定义的范围内，则是正确的； 若i是在数组定义的范围外，则是OBAF； 若i是不确定的，则Array[i]是否是OBAF则不确定 int data[10]; for(i=0; i<=10; i++){data[i]=...};

Байду номын сангаас
除数为0故障。 对数自变量为0或负数故障。 根号内为负数的故障。
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故障模式
6．死循环结构模式(Dead Loop Fault DLF)

定义：在控制流图中,对任何一个循环结构, 包括:

FOR语句中的死循环结构；
WHILE语句中的死循环结构； DO-WHILE语句中的死循环结构； GOTO语句中的死循环结构； 函数循环调用造成的死循环结构。

例4-2/3：申请函数和释放函数不匹配

str=malloc(10) ; … ; delete(str) ; … str=new(10);... ; free(str);... malloc与free匹配；new与delete匹配
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例4-6：申请内存的pointer发生了变化

10

例4-10：数组越界


（2）字符串拷贝过程中存在的数组越界故障 。

例（文件检索系统，集成测试）：

#define MAXPATTERN 3 #define MAXFILELEN 12 char l_Pat[MAXPATTERN+1][MAXFILELEN+1]; …… memset(l_Pat, 0, 20*(MAXFILELEN+1));
char *p=malloc(10);
++p;
free(p); char *str=new char[100]; char *p;

例：“=”指针赋值，不能重复删除。

str="abc";
p=str; delete str; delete p;
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文件检索系统中关于内存错误

D0005（D0012、D0013、D0018同）：

例4-18：引用空指针

new_entry->value=value;
new_entry->next=entry->next;
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提示：在申请空间后、fopen打开文件之后，都需要判断是 否申请、打开成功。
文件检索系统中空指针错误

D0009：

str=NULL； if((strlen(str) > 3) || (str == NULL))

报错行：delete l_Link->m_node.m_dirname; 原因：l_Link->m_node.m_dirname = (char*) new char(strlen(l_Buf1)+1); while(l_DirSearch){ l_Link1 = l_DirSearch; l_DirSearch = l_Link1->m_next;

被污染的数据模式主要有两种类型：

使用的数据来自外部的全局变量 使用的数据来自输入函数
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例4-49：使用的数据来自外部的全局变量

main(int argc, char *argv[]){
char argvBuffer[16];
if(argc==2) { ...} strcpy(argvBuffer,argv[1]); }

D0017：

if(l_DirSearch == NULL)
{ l_DirSearch = l_DirSet; //l_DirSet = NULL;} delete l_Link1;

}
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故障模式
2、数组越界故障的故障模式（Out of Bounds Array Access Fault OBAF）

交叉函数的情况
“静态”情况
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故障模式
8. 并发故障模式
该模式主要是针对程序员对多线程的编码机制、 各种同步方法、Java存储器模式和java虚拟机 的工作机制不清楚，而且由于线程启动的任意 性和不确定性使用户无法确定所编写的代码具 体何时执行而导致对公共区域的错误使用。 这类模式主要包括不正确的同步、死锁、多线 程应用中方法调用时机或方式不正确、同一变 量的双重验证、相互初始化的类和临界区内调 用阻塞函数等。
char c;
while(c!=EOF && (c=getchar())!=‘\n’) ...;
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例4-13 使用未初始化变量



文件检索系统中使用未初始化变量错误
D0001（D0002同）： DirSettingLink *l_Link ;