Seminarski rad iz kursa: Verifikacija Softvera

Opis projekta

Projekat koji je analiziran u okviru ovog seminarskog rada je:
Mini Student Management System (MSMS)

Ovaj projekat pruža osnovne funkcionalnosti za upravljanje akademskim podacima, kao što su:

• Kreiranje i uređivanje predmeta.
• Evidencija prisustva studenata.
• Upravljanje profesorima i studentima.
• Izvoz podataka u CSV format.

Projekat je preuzet sa sledećeg GitHub repozitorijuma:
Mini Student Management System - GitHub Repozitorijum

Analizirana grana: master
Heš kod commit-a: [a5178934b6fa6e9bd3263ce7b18999209b3a6423]

---

Priprema projekta za analizu na Linux sistemu

S obzirom da je originalni projekat razvijen za Windows operativni sistem, potrebno je izvršiti određene izmene kako bi se uspešno kompajlirao i pokrenuo na Linux sistemu.

Pre pokretanja alata za analizu, potrebno je primeniti sve izmene koje su sačuvane u fajlu custom.patch.
Ovaj fajl sadrži:

• Izmene u originalnom kodu kako bi bio kompatibilan sa Linux okruženjem.
• Dodatni Makefile koji omogućava kompilaciju projekta na Linuxu.

Primena custom.patch:

cd Mini-Student-Management-System
git apply ../custom.patch

Korišćeni alati za analizu

U analizi ovog projekta korišćeni su sledeći alati:

1. Jedinični testovi i LCOV (Pokrivenost koda)
   • Jedinični testovi su napisani koristeći Catch2 biblioteku.
   • Testovi su implementirani sa ciljem provere funkcionalnosti ključnih komponenti sistema (npr. scoreboard.cpp, interface.cpp, itd.).
   • LCOV alat je korišćen za generisanje izveštaja o pokrivenosti koda na osnovu izvršenih jediničnih testova.
   • Generisani su HTML izveštaji koji pokazuju koji delovi koda su pokriveni testovima.
   • Preduslov za pokretanje:

     sudo apt install lcov
     cd unit_tests
     chmod +x run_tests_with_coverage.sh

   • Komanda za pokretanje:

   ./run_tests_with_coverage.sh

2. Clang-Tidy (Statička analiza)
   • Korišćen za identifikaciju potencijalnih problema u kodu, kao što su neinicijalizovane promenljive, nepravilan način oslobađanja memorije i generalne greške u pisanju C++ koda.
   • Pokretanje alata i generisanje izveštaja izvršeno je putem pripremljene run_clang.sh skripte.
   • Preduslov za pokretanje:

     sudo apt install clang-tidy
     cd clang
     chmod +x run_clang_tidy.sh

   • Komanda za pokretanje:

     ./run_clang_tidy.sh

#Napomena: Pre pokretanja Valgrind alata (Memcheck i Callgrind) neophodno je prevesti program.

Program se prevodi korišćenjem Makefile komandom u sabmodulu Mini-Student-Management-System:

cd Mini-Student-Management-System
make

3. Valgrind - Memcheck (Dinamička analiza)

   • Korišćen za detekciju curenja memorije i nepravilnog upravljanja memorijskim resursima.
   • Generisani izveštaj sadrži informacije o HEAP Summary, LEAK Summary i detektovanim greškama.
   • Pokretanje alata i generisanje izveštaja izvršeno je putem pripremljene run_memcheck.sh skripte.
   • Preduslov za pokretanje:

      
   sudo apt install valgrind     
   cd valgrind/memcheck
   chmod +x run_memcheck.sh

   • Komanda za pokretanje:

     ./run_memcheck.sh

4. Valgrind - Callgrind (Analiza performansi)

   • Korišćen za profilisanje aplikacije i identifikaciju najintenzivnijih delova koda.
   • Rezultati su analizirani pomoću callgrind_annotate alata, a vizualizacija je urađena sa KCachegrind.
   • Pokretanje alata i generisanje izveštaja izvršeno je putem pripremljene run_callgrind.sh skripte.
   • Preduslov za pokretanje:

   sudo apt install valgrind  
   sudo apt-get install kcachegrind
   cd valgrind/callgrind
   chmod +x run_callgrind.sh

   • Komanda za pokretanje:

   ./run_callgrind.sh

---

Zaključci

Na osnovu analize izvršene ovim alatima, identifikovani su sledeći problemi i predložena su sledeća poboljšanja:

• Statička analiza (Clang-Tidy):

  • Detektovane su greške u alokaciji i oslobađanju memorije, korišćenju neinicijalizovanih promenljivih i nepravilnom korišćenju pokazivača.
  • Preporučena je zamena delete sa delete[] gde je to neophodno i primena pametnih pokazivača za bolje upravljanje memorijom.

• Dinamička analiza (Memcheck):

  • Utvrđeno je ozbiljno curenje memorije, pri čemu su najveći deo memorije Definitely lost i Indirectly lost.
  • Preporučeno je pravilno oslobađanje svih alociranih resursa i implementacija pametnih pokazivača.

• Analiza performansi (Callgrind):

  • Identifikovane su funkcije koje najviše utiču na performanse aplikacije, posebno one koje se nalaze u csv.h biblioteci.
  • Predložene su optimizacije kao što su smanjenje poziva na malloc() i optimizacija operacija poređenja.

• Pokrivenost koda (LCOV):

  • Pokrivenost koda testovima je proverena i prikazana u generisanim HTML izveštajima.

---

Autor

Nikola Stojanović 1024/2024