2024年7月18-19日，龍智攜汽車軟件開發及管理解決方案創新亮相2024 ATC汽車軟件與安全技術周。龍智技術支持部負責人&Atlassian認證專家葉燕秀、龍智功能安全高級工程師景玉鑫在活動主會場聯合發表了精彩演講，分享推動汽車軟件開發與功能安全的創新實踐。

本期，龍智功能安全高級工程師景玉鑫將從開發和測試的角度出發，探討如何藉助靜態代碼分析及自動化測試工具，確保代碼在符合ISO 26262功能安全標準的同時，提升生產力。以下為演講實錄（內容有精簡潤色）。

大家好，前面我的同事已經提及了功能安全標準、質量與合規的重要性，特別是在汽車行業中，這些方面至關重要。（🔗點此閲讀上期演講回顧）接下來，我們將從開發和測試的角度出發，探討如何在確保代碼符合功能安全標準的同時，提升生產力。

靜態代碼分析

我們知道，以安全至上的汽車行業對代碼質量的要求極為嚴格，而維護代碼質量又與企業成本息息相關。首先我們來看一張圖：

該圖的橫座標代表了軟件開發週期的不同階段，包括編碼階段、單元測試、功能測試、系統測試和發佈階段；藍色曲線表示代碼問題產生的比例；橙色曲線表示代碼問題被發現的比例；而紅色曲線則反映了代碼問題的維護成本。

我們不難發現，隨着產品生命週期的推進，維護成本在不斷增加。在開發初期，由於環境相對簡單，發現問題後的維護成本相對較低。而進入單元測試階段後，由於測試人員需要建立和調整測試用例，並與開發人員進行溝通和協調，維護成本會有所增加。到了系統測試和發佈階段，維護成本更是呈指數級增長。因此，儘早地發現代碼問題對於降低維護成本至關重要。

那麼，如何有效發現代碼問題呢？依賴人工的審查和審核？顯然，這種方式高度依賴於個人的專業性和經驗，而且面對汽車行業龐大的代碼量，也顯得不切實際。我們需要藉助靜態代碼掃描工具，以標準、權威的規則來掃描代碼，幫助發現隱藏問題。

如何選擇靜態代碼掃描工具？

在選擇靜態代碼掃描工具時，我們期望它能夠滿足功能安全標準的要求，並獲取相應的資質認證，以此提升掃描代碼的可信度和可靠性。此外，該工具內置的掃描規則也需要全面覆蓋我們日常使用的或熟知的編碼標準。

除了功能安全標準的專業性外，作為代碼掃描工具本身，我們還需關注以下的關鍵條件：

檢查規則是否全面：不僅限於上述涉及的相關功能安全標準，還應涵蓋對特定編程語言模塊的深入掃描規則。

• 是否具有較低的誤報率、漏報率，保障精度與準確度。
• 是否與開發人員日常使用的工具實現友好集成，以提升工作效率。
• 掃描結果是否可以在團隊內外進行共享和管理，促進團隊協作與信息傳遞。
• 是否具備豐富的報表功能，便於項目管理者或項目成員查看分析報告。
• 是否支持與現有持續集成（CI）工具的集成。對此，我們的推薦方式是將CI工具、源代碼管理（SCM）工具以及代碼掃描工具進行集成。通過代碼掃描工具，自動掃描每一次的提交和拉取請求，確保提交至SCM的代碼符合標準和規範。

單元測試/集成測試

下面，我們來簡要探討一下動態測試。一些安全標準（如ISO 26262）對單元測試和集成測試都是有一定要求的，我們需要確保代碼能夠滿足不同級別的安全標準。

V模型開發模式

在上圖以V模型為例的開發模式中，可以看到，單元測試是首個動態測試環節，通過函數級別的掃描來發現代碼中的錯誤，並避免這些錯誤在後續測試甚至最終用户處才被發現。

自動化測試和人工測試

對於動態測試，大致可以分為自動化測試和人工測試。相比於人工測試，自動化測試具有顯著優勢。

✅ 首先，測試用例和測試動作可以提前定義並保存，當實施重複性測試時，只需少量修改甚至無需修改，就可以確保測試數據的一致性。
✅ 自動化測試能夠覆蓋人工測試難以或無法覆蓋的用例，測試覆蓋率更高。
✅ 採用自動化測試，可以利用週末或晚間的非工作時間運行，從而釋放測試人員的精力，以設計更好的測試用例，提高測試效率。
✅ 和前面介紹的靜態代碼掃描工具類似，如果我們的自動化測試工具已經通過功能安全標準認證，那麼該工具的測試結果也具有更高的可靠性和可信度。
✅ 此外，自動化測試還能有效降低項目成本。下圖是自動化測試（TESSY）和人工測試的Effort的比較，可以看出，儘管前期自動化測試在設計和定義上需要更多的投入，但長期來看，其優勢愈發明顯。

開展詳盡規範的單元測試

對於何時開展測試，我們建議嘗試持續測試和測試左移策略，這是DevOps中的一個概念，即讓測試人員在早期介入，更早地開始設計和定義測試用例，並伴隨着開發週期進行測試，同時結合自動化測試工具，以儘早發現問題，縮短交付週期。

測試覆蓋率為了評估軟件本身覆蓋率的可信度，我們還需要特別關注一些測試覆蓋率。以ISO 26262標準為例，該標準對軟件測試中的覆蓋率提出了明確要求。

上圖的右側展示了ISO 26262對覆蓋率要求的一部分，包括語句覆蓋率、分支覆蓋率等關鍵指標。另外也有很多其他的覆蓋率度量，我們在左側列舉了部分，供大家參考。

測試覆蓋率圖形分析

使用自動化測試工具時，我們希望這些工具在精確計算複雜的覆蓋率度量的同時，還能以用户友好的可視化形式，直觀地展示結果，以便更清晰地瞭解軟件的測試覆蓋情況。

比如上圖所示的可視化界面，通過流程圖、彩色代碼等圖示，我們能夠直觀地進行分支覆蓋率分析，清晰地看到哪些分支已被執行（以綠色標註），哪些分支尚未被執行（以紅色標註）。這樣的可視化展示不僅提供了覆蓋率的直觀概覽，也為後續的優化工作指明方向。

便捷的測試用例設計方式

此外，在使用自動化測試工具的過程中，同樣需要注重測試用例的建立是否便捷。結合我們使用過的工具，這裏向大家推薦兩種有效方式：

第一種，採用測試用例編輯器的模式。該模式可以通過可視化表格將測試的輸入、預計的輸出及實際的執行結果直觀展現出來，同時清晰且高效地管理測試數據。

第二種，採用分類樹編輯器的方式。該方式運用邊界值法和等價類的劃分法，幫助半自動地生成測試用例，從而提高測試覆蓋率，減少測試用例的冗餘，並進一步提升測試效率。

以上所提及的理念、相關數據、產品特性和截圖等，均源自兩款備受認可的軟件——靜態代碼掃描工具Perforce Helix QAC和單元測試工具TESSY。這兩款軟件均獲得了TÜV SÜD關於功能安全標準的一系列認證，多年來專注於功能安全標準和安全合規領域，為用户提供可靠的技術支撐。

Helix QAC：
30多年來，Helix QAC一直是值得信賴的C/C ++語言靜態代碼分析器。憑藉其分析的深度和準確性，Helix QAC已成為監管嚴格、安全至上的行業滿足合規要求的首選靜態代碼分析器，包括汽車行業。它能檢測代碼錯誤、是否編碼標準符合（例如MISRA和AUTOSAR），是否存在安全隱患，並幫助團隊遵循合規標準（例如ISO 26262），提升代碼質量和安全性，從而為汽車軟件開發團隊創造更高標準、更可靠的產品。

TESSY：
TESSY是一款應用於嵌入式軟件的自動化測試工具，專門針對嵌入式軟件的C/C++代碼進行單元測試、集成測試。TESSY作為較早的單元測試工具之一，設計用於支持符合標準的開發和測試，已經成為高質量產品和安全關鍵應用的常用工具。

作為一款經過認證的測試工具，TESSY支持所有行業領先的編譯器、調試器和微控制器，以及主機模擬，符合IEC 61508/ISO 26262、IEC 62304和EN 50128標準的安全相關軟件開發要求。眾多汽車整車廠、零部件供應商都在使用TESSY。

若您對上述內容或相關軟件有進一步的興趣和疑問，歡迎聯繫Perforce中國授權合作伙伴、TESSY授權分銷商——龍智詳細諮詢。謝謝大家。

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