美國國家航空航天局(NASA)開發(fā)人員的工作是編程界最具挑戰(zhàn)性的工作之一。 他們編寫代碼并開發(fā)關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序,安全是他們主要關(guān)注的重點(diǎn)。
在這種情況下,制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木幋a準(zhǔn)則并遵循,對于他們來說十分重要。這些規(guī)則涵蓋了軟件開發(fā)的各個(gè)方面,如應(yīng)該如何編寫軟件,應(yīng)該使用哪些語言特性等等。
盡管很難就一個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成共識,NASA 的 JPL 首席科學(xué)家 Gerard J. Holzmann 還是制定了一套名為“發(fā)展安全關(guān)鍵代碼的十大規(guī)則”的代碼準(zhǔn)則,由所有工作人員共同遵循。
由于 JPL 的工作內(nèi)容與 C 語言相關(guān),因此本指南主要關(guān)注用 C 編程語言編寫的代碼。但也可以靈活運(yùn)用到其他語言上。
NASA 的十大編碼準(zhǔn)則:
簡化控制流程:
使用盡可能精簡的控制流程構(gòu)造編寫程序 – 不要使用 setjmp 或 longjmp 構(gòu)造、goto 語句,以及直接或間接的遞歸調(diào)用。
為循環(huán)使用固定次數(shù)上限:
所有的循環(huán)必須有一個(gè)固定的上限。 必須可以被某個(gè)檢測工具靜態(tài)證實(shí),該循環(huán)不能達(dá)到預(yù)置的迭代上限值。如果該上限值不能被靜態(tài)證實(shí),那么可以認(rèn)為違背該原則。
不要在初始化完成后進(jìn)行動態(tài)內(nèi)存分配。
不使用冗長的函數(shù):
如果標(biāo)準(zhǔn)格式為一個(gè)語句一行、一個(gè)聲明一行,那么函數(shù)的長度應(yīng)在一張紙的范圍內(nèi),即每個(gè)函數(shù)的代碼行不能超過 60。
低斷言密度:
代碼中斷言的密度平均低至每個(gè)函數(shù) 2 個(gè)斷言。斷言被用于檢測在實(shí)際執(zhí)行中的異常情況。斷言必須沒有副作用,并應(yīng)該定義為布爾測試。當(dāng)一個(gè)斷言失敗時(shí),應(yīng)該執(zhí)行一個(gè)明確的恢復(fù)操作,例如,把錯誤情況返回給執(zhí)行該斷言失敗的函數(shù)調(diào)用者。對于靜態(tài)工具來說,任何能被靜態(tài)工具證實(shí)其永遠(yuǎn)不會失敗或永遠(yuǎn)不能觸發(fā)的斷言違反了該規(guī)則(例如,通過增加無用的 assert(true) 語句是不可能滿足這個(gè)規(guī)則的)。
以最小范圍級別聲明數(shù)據(jù)對象:
該原則同時(shí)也是數(shù)據(jù)隱蔽(Data hiding)的基本原則。所有數(shù)據(jù)對象均必須以盡可能最小的范圍級別進(jìn)行聲明。
檢查參數(shù)和返回值:
應(yīng)在每次調(diào)用函數(shù)后檢查非空函數(shù)的返回值,并在每個(gè)函數(shù)內(nèi)部檢查參數(shù)的有效性。
限制預(yù)處理程序的使用:
預(yù)處理器的使用僅受包含頭文件和簡單的宏定義的限制。符號拼接、可變參數(shù)列表(省略號)和遞歸宏調(diào)用不被允許。所有的宏必須擴(kuò)展為完整的語法單元。通常不建議使用條件編譯指令,但也不總是能夠避免每次在代碼中這樣做的時(shí)候必須有基于工具的檢查器進(jìn)行標(biāo)記,并有充足的理由。
限制指針的使用:
具體來說,不允許有超過一級的解除指針引用。解除指針引用操作不可隱藏在宏定義或類型聲明中。不允許使用函數(shù)指針。
編譯所有代碼:
從開發(fā)工作第一天開始時(shí),在編譯器開啟最高級別警告選項(xiàng)的條件下對代碼進(jìn)行編譯。在此設(shè)置之下,代碼必須零警告編譯通過。代碼必須通過源代碼靜態(tài)分析工具,每天檢查一次以上,且零警告通過。
關(guān)于這些準(zhǔn)則,NASA 這樣評價(jià)到:
這些準(zhǔn)則就像要求你坐車的時(shí)候必須系上安全帶一樣,剛開始可能會讓你覺得不舒服,但之后你就會慢慢習(xí)慣,并開始無法接受沒有它的日子。
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