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第1章 软件调试技术概述1

1.1 软件系统的“双刃剑效应”1

1.2 软件质量体系中的短板——调试技术2

1.3 传统软件调试技术的局限性4

1.4 软件调试技术的发展概况8

1.5 本书的组织11

第2章 型号软件中的bug分析13

2.1 概述13

2.2 国外型号软件中的bug13

2.2.1 金星探测器水手1号13

2.2.2 阿里安514

2.2.3 火星气候轨道器MCO17

2.2.4 火星极地着陆器19

2.2.5 Titan/Centaur/Milstar军事卫星23

2.3 国内型号软件中的bug26

2.3.1 优先级运算问题26

2.3.2 程序结构不合理问题27

2.3.3 初始化不完备问题29

2.3.4 原子性破坏问题31

第3章 软件bug分类及分布规律34

3.1 软件bug概述34

3.1.1 关于bug的起源34

3.1.2 软件bug的定义35

3.2 典型软件bug分类体系简介36

3.2.1 Boris Beizer分类体系36

3.2.2 IEEE 1044—1994分类体系37

3.2.3 QJ 3026—1998分类体系38

3.3 C语言软件bug分类体系39

3.3.1 内存相关错误42

3.3.2 初始化错误46

3.3.3 计算错误49

3.3.4 输入输出错误54

3.3.5 控制流错误55

3.3.6 数据处理解释错误65

3.3.7 竞争类错误67

3.3.8 平台相关错误72

3.3.9 其他错误76

3.4 当前软件bug分布规律分析78

3.5 软件bug分布发展趋势82

3.6 对软件调试技术的需求83

第4章 内存类bug调试84

4.1 内存类bug产生原因84

4.1.1 内存类bug现状84

4.1.2 动态内存管理85

4.2 内存类错误调试支持工具87

4.2.1 Insure++87

4.2.2 Purify93

4.2.3 Valgrind107

第5章 静态分析调试113

5.1 静态分析概述113

5.2 典型静态分析技术113

5.2.1 基于规则的检查113

5.2.2 符号执行114

5.2.3 定理证明115

5.2.4 类型推导115

5.2.5 抽象解释116

5.2.6 模型检测116

5.3 静态分析工具118

5.3.1 Testbed简介118

5.3.2 其他静态分析工具简介125

5.4 静态分析局限性127

第6章 动态分片调试135

6.1 什么是程序分片135

6.1.1 程序分片的发展历史137

6.1.2 程序分片的分类138

6.1.3 程序分片的应用138

6.2 静态分片139

6.2.1 静态分片139

6.2.2 Weiser的算法140

6.2.3 Ottenstein的算法141

6.2.4 基于系统依赖图的算法143

6.2.5 静态分片和动态分片144

6.3 动态分片144

6.3.1 分片标准145

6.3.2 def-use动态分片算法146

6.3.3 Agrawal和Horgan的算法148

6.4 分片调试实例154

6.4.1 采用可信度剪枝的动态程序分片155

6.4.2 Delta调试和动态分片相结合的软件调试方法156

6.5 商品化的分片工具163

第7章 Delta调试168

7.1 Delta调试概述168

7.2 Delta调试分类169

7.2.1 简化170

7.2.2 分离171

7.3 Delta调试基本原理172

7.3.1 简化算法172

7.3.2 层次化Delta调试175

7.3.3 分离故障起因180

7.3.4 分离因果链185

7.4 Delta调试工具举例192

7.4.1 ASKIGOR192

7.4.2 DDchange和DDstate194

7.5 问题和局限性196

第8章 统计调试198

8.1 统计调试概述198

8.1.1 统计调试的定义198

8.1.2 统计调试的特点199

8.1.3 统计调试的发展历史200

8.2 统计原理201

8.2.1 常用分布201

8.2.2 常用定理及统计推断202

8.3 统计调试分类204

8.3.1 在线和离线统计调试204

8.3.2 单一bug和多个bug定位205

8.4 统计调试基本方法206

8.4.1 矢量表示206

8.4.2 特征选择208

8.4.3 聚类208

8.4.4 谓词排序210

8.5 统计调试模型210

8.5.1 T-Proximity模型210

8.5.2 Liblit05模型214

8.5.3 SOBER模型217

8.5.4 R-Proximity模型219

8.5.5 Vote模型223

8.5.6 ARGUS模型226

8.5.7 各模型比较231

第9章 不变式调试232

9.1 不变式相关概念232

9.2 不变式的分类234

9.2.1 循环不变式234

9.2.2 函数的前置不变式和后置不变式236

9.2.3 类不变式237

9.3 不变式的应用239

9.3.1 程序设计239

9.3.2 辅助程序理解240

9.3.3 程序版本验证242

9.3.4 故障定位243

9.3.5 软件重构248

9.4 发现不变式的方法250

9.4.1 不变式的静态发现技术250

9.4.2 不变式的动态发现技术251

9.4.3 静态和动态方法的对比253

9.5 不变式发现工具255

9.5.1 Daikon255

9.5.2 DIDUCE260

9.5.3 Agitator261

第10章 难以重现类bug调试262

10.1 重现bug的必要性262

10.2 bug难以重现的原因263

10.2.1 优先级逆转264

10.2.2 中断导致bug难以重现265

10.2.3 调试器对程序时序的影响266

10.2.4 调试器对程序内容的影响267

10.3 重放调试概述268

10.3.1 重放调试的基本思想268

10.3.2 重放调试的分类269

10.4 基于虚拟机的全系统执行重放271

10.4.1 bbreplayer系统框架271

10.4.2 bbreplayer系统功能272

10.4.3 bbreplayer实现273

10.5 分布式系统的重放调试279

10.5.1 Liblog的设计要求279

10.5.2 Liblog的设计280

10.5.3 挑战与解决方案281

10.6 VMware新增功能介绍283

10.6.1 简介283

10.6.2 典型的应用场景285

10.6.3 主要功能286

10.6.4 主要应用286

10.6.5 使用VAssert286

第11章 体系结构扩展调试288

11.1 通用调试技术的局限性288

11.1.1 现有体系结构对软件调试的支持290

11.1.2 系统结构扩展支持调试的趋势297

11.2 体系结构扩展技术分类297

11.2.1 冯·诺依曼体系结构297

11.2.2 体系结构扩展对应方法299

11.2.3 体系结构扩展方法分类299

11.3 软件扩展调试系统305

11.3.1 iWatcher305

11.3.2 FullDebugger311

第12章 基于数据挖掘的调试方法320

12.1 数据挖掘支持调试320

12.1.1 数据挖掘调试概述320

12.1.2 基于数据挖掘的调试方法分类324

12.1.3 相关数据挖掘技术325

12.2 基于源代码的关联挖掘调试技术337

12.3 基于程序行为分类的挖掘调试技术346

12.3.1 基于程序计数器（PC）的不变式347

12.3.2 AccMon348

12.4 基于程序运行轨迹的挖掘调试技术350

第13章 软件调试技术评价354

13.1 软件调试技术评价体系概况354

13.1.1 调试技术评价体系定义354

13.1.2 调试技术评价体系的历史354

13.1.3 调试技术评价体系的要求355

13.2 调试技术评价基本方法356

13.2.1 寻找能力357

13.2.2 定位能力357

13.2.3 性能359

13.2.4 对潜在错误的影响359

13.3 常见的调试技术评价基准程序360

13.3.1 西门子套件360

13.3.2 SPEC 2000性能套件362

13.3.3 PEST套件365

13.3.4 BugBench套件365

13.3.5 IBM Haifa套件367

13.3.6 Nofib-buggy套件369

13.3.7 iBUGS工具及其数据集371

参考文献373