МИСРА С

MISRA C — это набор руководств по разработке программного обеспечения для C языка программирования , разработанный Консорциумом MISRA . Его целью является обеспечение безопасности , защиты , переносимости и надежности кода в контексте встроенных систем , особенно систем, запрограммированных в ISO C /C90/ C99 .

Существует также набор рекомендаций по MISRA C++, не рассмотренный в этой статье.

История

• Драфт: 1997 г.
• Первое издание: 1998 г. (правила, обязательные/рекомендательные).
• Второе издание: 2004 г. (правила, обязательные/рекомендательные)
• Третье издание: 2012 г. (директивы; правила, разрешимое/неразрешимое)
• Соответствие MISRA: 2016 г., обновлено в 2020 г.
• MISRA C:2023 (MISRA C Третье издание, Вторая редакция)

Для первых двух изданий MISRA-C (1998 и 2004 гг.) все Рекомендации считались Правилами. С публикацией MISRA C:2012 была введена новая категория Руководящих принципов – Директива , соблюдение которой более открыто для интерпретации или относится к процессуальным или процедурным вопросам.

Принятие

Хотя изначально MISRA C был специально ориентирован на автомобильную промышленность, он превратился в широко принятую модель передового опыта ведущих разработчиков в таких секторах, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, телекоммуникации, медицинское оборудование, оборона, железная дорога и другие.Например:

• Joint Strike Fighter Стандарты кодирования C++ проекта основаны на MISRA-C:1998.
• Лаборатории НАСА реактивного движения Стандарты кодирования C основаны на MISRA-C:2004.
• В стандарте IEC 81001-5-1:2021 « Программное обеспечение для здравоохранения и ИТ-системы здравоохранения, безопасность, эффективность и безопасность. Часть 5-1: Безопасность. Действия в жизненном цикле продукта» MISRA C приводится в качестве примера передового опыта безопасного кодирования.
• В стандарте ISO 26262 « Функциональная безопасность — дорожные транспортные средства» MISRA C упоминается как соответствующий подмножество языка C:
  • ISO 26262-6:2011 Часть 6. Разработка продукции на уровне программного обеспечения. цитирует MISRA-C:2004 и MISRA AC AGC.
  • ISO 26262-6:2018 Часть 6. Разработка продукции на уровне программного обеспечения. цитирует MISRA C:2012.
• В общей спецификации программного обеспечения AUTOSAR ( SRS_BSW_00007 ) также упоминается MISRA C:
  • Общая спецификация программного обеспечения AUTOSAR 4.2 требует, чтобы: Если реализация модуля BSW написана на языке C, она должна соответствовать стандарту MISRA C:2004.
  • Общая спецификация программного обеспечения AUTOSAR 4.3 требует, чтобы: Если реализация модуля BSW написана на языке C, она должна соответствовать стандарту MISRA C:2012.

Классификация и категоризация руководящих принципов

При запуске нового программного проекта следует использовать новейший стандарт MISRA. Предыдущие стандарты по-прежнему доступны для использования с устаревшими программными проектами, которые должны ссылаться на них.

Классификация

Каждое Руководство классифицируется как обязательный (новое для MISRA C:2012), обязательное или рекомендательное . Более того, документ о соответствии MISRA разрешает консультативные рекомендации отменять .

• Обязательные рекомендации всегда должны соблюдаться.
• Требуемые руководящие принципы должны соблюдаться, за исключением случаев отклонения.
• Консультативные рекомендации считаются хорошей практикой, но их соблюдение менее формально.

Категоризация

Правила можно логически разделить на несколько категорий:

• Избегание возможных различий в компиляторе, например, размера кода C. int тип может отличаться, но int16_t (стандартизовано в C99) всегда составляет 16 бит.
• Избегайте использования функций и конструкций, которые подвержены сбоям, например: malloc может потерпеть неудачу.
• Создавайте удобный в сопровождении и отладке код, например, используя соглашения об именах и комментируя.
• Правила наилучшей практики.
• Пределы сложности.

Область применения

MISRA C:2012 отдельно классифицирует каждое руководство как единую единицу перевода или систему .

Разрешимость

MISRA C:2012 классифицирует правила (но не директивы ) как разрешимые и неразрешимые .

Достижение соответствия

Соответствие MISRA

MISRA опубликовала документы, содержащие дополнительные рекомендации для понимания и достижения соответствия MISRA.

• MISRA Compliance:2016 был выпущен MISRA в апреле 2016 года.
• MISRA Compliance:2020 , исправленная редакция была выпущена в феврале 2020 года.

Соответствие

Чтобы часть программного обеспечения претендовала на соответствие рекомендациям MISRA C, все обязательные должны быть соблюдены правила, а все требуемые правила и директивы должны быть либо соблюдены, либо допущены формальные отклонения. Консультативные правила могут быть отменены без формального отклонения, но это все равно должно быть зафиксировано в проектной документации.

Примечание. В целях обеспечения соответствия не существует различия между правилами и директивами .

Отклонения

MISRA C Многие правила можно охарактеризовать как рекомендации , поскольку при определенных условиях инженеры-программисты могут отклоняться от правил и по-прежнему считаться соответствующими стандарту. Отклонения должны быть задокументированы либо в коде, либо в файле. Кроме того; Должно быть предоставлено доказательство того, что инженер-программист учел безопасность системы и что отклонение от правила не будет иметь негативных последствий. Требования к отклонениям также включают:

• Правило отклонилось от .
• Обоснование отклонения.

Опубликованные документы

МИСРА C:1998

Первое издание MISRA C, «Руководство по использованию языка C в программном обеспечении для транспортных средств», опубликованное в 1998 году и официально известное как MISRA-C:1998 .

MISRA-C:1998 содержит 127 правил, из них 93 обязательных и 34 рекомендательных; правила пронумерованы последовательно от 1 до 127.

МИСРА C:2004

В 2004 году было выпущено второе издание «Руководства по использованию языка C в критически важных системах », или MISRA-C:2004 , со многими существенными изменениями в руководствах, включая полное изменение нумерации правил.

MISRA-C:2004 содержит 142 правила, из которых 122 являются «обязательными» и 20 — «рекомендательными»; они разделены на 21 тематическую категорию: от «Окружающая среда» до «Ошибки во время выполнения».

МИСРА C:2012

Основной документ

В 2013 году вышло третье издание MISRA C:2012. MISRA C:2012 расширяет поддержку версии языка C C99 (при сохранении рекомендаций для C90), а также включает ряд улучшений, которые могут снизить стоимость и сложность обеспечения соответствия, одновременно помогая последовательному и безопасному использованию C в критических ситуациях. системы.

MISRA-C:2012 содержит 143 правила и 16 «директив» (то есть правил, соблюдение которых более открыто для интерпретации или относится к процессуальным или процедурным вопросам); каждый из которых классифицируется как обязательный , обязательный или рекомендательный . Они отдельно классифицируются как единая единица перевода или система . Кроме того, правила классифицируются как разрешимые и неразрешимые .

Поправка 1

В апреле 2016 года MISRA опубликовала (для бесплатного скачивания) MISRA C:2012 — Поправка 1: Дополнительные правила безопасности. который добавил четырнадцать новых правил безопасности .

Поправка 2

В феврале 2020 года MISRA опубликовала (для бесплатной загрузки) MISRA C:2012 — Поправка 2: Обновления для ISO/IEC 9899:2011/18 Основные функции. который добавляет сопоставление для неопределенного, неуказанного и определяемого реализацией поведения в C11/C18.

Подтверждающие документы

MISRA опубликовала следующие дополнения для поддержки MISRA C:2012:

• MISRA C:2012 — Приложение 1: Сопоставление правил , который содержит двунаправленные сопоставления правил между MISRA C:2004 и новой версией. Он предназначен для помощи пользователям в миграции.
• MISRA C:2012 — Приложение 2. Соответствие MISRA C:2012 стандарту ISO/IEC TS 17961:2013 «C Secure».
• MISRA C:2012 – Приложение 3. Соответствие MISRA C:2012 сертификату CERT C.

МИСРА C:2023

В мае 2023 года MISRA опубликовало MISRA C:2023 (третье издание MISRA C, вторая редакция), которое включает поправки 2–4 (AMD2, AMD3, AMD4) и техническое исправление 2 (TC2), а также включает поддержку языковых функций C11 и C18.

Пример пакета

Пример пакета (для MISRA-C:2004 и MISRA C:2012) доступен на MISRA GitLab. репозиторий (требуется вход). Это позволяет пользователям инструментов оценивать и сравнивать поддержку проверки, предоставляемую различными инструментами MISRA; кроме того, он дает разработчикам инструментов некоторые указания относительно целей Руководства MISRA.

Инструменты

См. также: Список инструментов для статического анализа кода.

Хотя существует множество программных инструментов, которые утверждают, что проверяют код на «соответствие MISRA», процесса сертификации MISRA не существует.

Большинство рекомендаций можно проверить с помощью инструментов, выполняющих статический анализ кода . Остальные рекомендации требуют использования динамического анализа кода .

Инструменты, проверяющие код на соответствие MISRA, включают:

• Астре от AbsInt
• Axivion Bauhaus Suite от Axivion GmbH. MISRA C:2004, C:2012, C:2012, поправка 1, C++:2008, Соответствие:2016 .
• CodeSonar от GrammaTech
• Покрытие от Synopsys — Статический анализ
• Cppcheck — инструмент статического анализа с открытым исходным кодом для C/C++.
• ЭКлер от BUGSENG srl. MISRA C:2004, C:2012, C:2012, поправка 1, C++:2008 .
• Helix QAC от Perforce Software . МИСРА C:1998, C:2004, C:2012, C++:2008 .
• Klocwork от Rogue Wave Software (сейчас принадлежит Perforce Software) ). MISRA C:2012, C:2012, поправка 1, C++:2008 .
• Испытательный стенд LDRA от Liverpool Data Research Associates
• Тест Parasoft C/C++ от Parasoft. MISRA C 1998, MISRA C 2004, MISRA C 2012 AMD1, AMD2 и AMD3, MISRA C++ 2008, черновая версия MISRA C++ 202x .
• PC-Lint от Gimpel Software (сейчас принадлежит Vector Informatik GmbH). МИСРА C:1998, C:2004, C:2012, C++:2008 .
• Полипространство от MathWorks
• PVS-Studio от Систем Верификации Программ
• SonarQube от SonarSource ( с открытым исходным кодом и некоторыми коммерческими подключаемыми компонентами)
• SQuORE от Squoring Technologies
• Понять с помощью SciTools

Компиляторы C/C++, поддерживающие соответствие MISRA, включают:

• Программное обеспечение Зеленых холмов
• IAR Systems — MISRA C:1998, C:2004, C:2012, C++:2008 .
• ЗАДАЧИ - МИСРА C:1998, C:2004, C:2012 .

Критика

Некоторые результаты исследований ставят под сомнение эффективность MISRA C 2004.

В статье, в которой сравниваются более ранние работы над MISRA C:1998 и MISRA C:2004, Лес Хаттон приходит к выводу, что:

Ввиду очевидного растущего влияния стандарта MISRA C, в данной статье делается попытка оценить, были ли удовлетворительно устранены важные недостатки исходного стандарта. К сожалению, этого не произошло, и важное соотношение реальных и ложноположительных результатов в MISRA C 2004 не намного лучше, чем в MISRA C 1998, и в обоих случаях оно неприемлемо низкое.

Далее он заявляет:

В его нынешнем виде единственными, кто получит выгоду от обновления MISRA C 2004, будут поставщики инструментов, и следует надеяться, что будут предприняты шаги как для упрощения формулировок, так и для уменьшения процента ложных срабатываний в будущих версиях путем принятия немного больше внимания к опубликованным экспериментальным данным и меньше соблазна изобретать правила на том основании, что они кажутся хорошей идеей.

Исследование, проведенное Каталом Бугердом и Леоном Муненом в Делфтском техническом университете , эмпирически оценивает ценность MISRA C:2004. Это приводит к аналогичным результатам:

Из полученных данных мы можем сделать следующие ключевые наблюдения. Во-первых, 9 из 72 правил, для которых наблюдались нарушения, работают значительно лучше (α = 0,05), чем случайный предиктор при обнаружении линий, связанных с неисправностями. Истинные положительные показатели для этих правил варьируются от 24 до 100%. Во-вторых, мы наблюдали отрицательную корреляцию между нарушениями правил MISRA и наблюдаемыми ошибками. Кроме того, 29 из 72 правил имели нулевой истинно положительный уровень. В сочетании с наблюдением Адамса о том, что все модификации имеют ненулевую вероятность возникновения неисправности, это делает возможным, что соблюдение стандарта MISRA в целом сделало бы программное обеспечение менее надежным.

См. также

• Стиль программирования

Внешние ссылки

• Официальный сайт
• «Введение в MISRA C» . Embedded.com. Июль 2002 года.
• «MISRA C: Чем безопаснее, тем лучше» . Журнал электронного дизайна. 3 февраля 2003 г.
• «Комментарий к первому изданию рекомендаций MISRA C» . knosof.co.uk.
• «Новая версия MISRA C: почему вас это должно волновать?» . Журнал электронного дизайна. 25 февраля 2013 г.
• «MISRA C:2012: множество веских причин для изменений» . Журнал электронного дизайна. 25 февраля 2013 г.
• «Информационный бюллетень MISRA C: 2012» (PDF) . programresearch.com.
• «MISRA C:2012 обеспечивает безопасность автомобильного программного обеспечения» . Журнал EE Times.
• «Соответствие MISRA C: Генерация кода» . Математические работы.