Projekat iz Verifikacije Softvera

Uvod

Ovaj projekat analizira i verifikuje implementaciju igre The Legend of Zelda u programskom jeziku C++ sa projekta dostupnog na GitHub-u na sledećoj adresi: zelda.

Analiza je izvršena na grani: master
Heš kod commit-a: 73cf1f211b3a28f7a0cbdf429503f9396276cd3c

Cilj analize je poboljšanje stabilnosti i efikasnosti aplikacije korišćenjem statičkih i dinamičkih alata za analizu koda.

Priprema Projekta

Pre pokretanja analiza, potrebno je da se projekat ispravno klonira, pripremi za build i da se generiše fajl compile_commands.json koji koriste alati poput Clang-Tidy.

Kloniranje repozitorijuma sa submodulima

• git submodule update --init --recursive

Primena custom.patch:

• cd zelda
• git apply ../custom.patch

Kreiranje build direktorijuma

• mkdir cmake-build-debug
• cd cmake-build-debug

Instalacija biblioteka

• sudo apt install -y libgl1-mesa-dev libx11-dev libopenal-dev libsndfile1-dev libglew-dev freeglut3-dev libxrandr-dev libfreetype6-dev
  libflac-dev libvorbis-dev libudev-dev

Generisanje compile_commands.json fajla

• cmake .. -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON

Kompilacija projekta

• make

Instalacija alata

sudo apt install cppcheck
sudo apt install clang-tidy
sudo apt install doxygen
sudo apt install valgrind
sudo apt install kcachegrind

Korišćeni alati i analiza rezultata

1. Cppcheck

Pre pokretanja, pozicionirati se u direktorijum projekta:

cd cppcheck

Pokrenuti Cppcheck sledećom komandom:

chmod +x run_cppcheck.sh
./run_cppcheck.sh

2. Clang-Tidy

Pre pokretanja, pozicionirati se u direktorijum projekta:

cd clang-tidy

Pokrenuti Clang-Tidy sledećom komandom:

chmod +x run_clang_tidy.sh
./run_clang_tidy.sh

3. Doxygen

Pre pokretanja, pozicionirati se u direktorijum projekta:

cd doxygen

Dati skripti odgovarajuće dozvole i pokrenuti je:

chmod +x generate_doxygen.sh
./generate_doxygen.sh

4. Valgrind Memcheck

Pre pokretanja, pozicionirati se u direktorijum projekta:

cd valgrind/memcheck

Dati skripti odgovarajuće dozvole i pokrenuti je:

chmod +x run_memcheck.sh
./run_memcheck.sh

5. Valgrind Callgrind

Pre pokretanja, pozicionirati se u direktorijum projekta:

cd valgrind/callgrind

Dati skripti odgovarajuće dozvole i pokrenuti je:

chmod +x run_callgrind.sh
./run_callgrind.sh

Zaključak

Primena različitih alata za analizu koda omogućila je sveobuhvatnu proveru stabilnosti i efikasnosti aplikacije. Statičkom analizom pomoću Cppcheck i Clang-Tidy detektovane su sintaksičke greške, problemi sa memorijom i mogućnosti optimizacije koda. Doxygen je omogućio generisanje detaljne dokumentacije, olakšavajući razumevanje strukture projekta i njegovu dalju nadogradnju.

Dinamičkom analizom kroz Valgrind Memcheck identifikovani su problemi sa upravljanjem memorijom, poput curenja memorije i neoslobođenih alokacija, dok je Valgrind Callgrind omogućio uvid u performanse aplikacije, otkrivajući funkcije sa najvećim opterećenjem. Vizuelizacija podataka pomoću KCacheGrind pomogla je u identifikaciji uskih grla u izvršavanju koda.

Predložene optimizacije uključuju:

• Bolje upravljanje memorijom – smanjenje curenja i efikasnije oslobađanje resursa korišćenjem pametnih pokazivača (std::unique_ptr, std::shared_ptr).
• Poboljšanje performansi – optimizacija najčešće pozivanih funkcija, redukovanje broja realokacija memorije i efikasnije korišćenje STL kontejnera.
• Unapređenje kodnog stila – primena modernih C++ standarda, zamena zastarelih konstrukcija i optimizacija iteracija kroz strukture podataka.