Técnicas efectivas de análisis de código estático para mejorar la calidad del código

Cómo amplificar la eficacia del análisis de código estático mediante capas en la selección de pruebas predictivas

La programación informática ha recorrido un largo camino desde el apogeo de las tarjetas perforadas . Atrás quedaron los días en que los programadores programaban manualmente una tarea haciendo agujeros en una tarjeta de papel, verificando tres veces que fuera correcta y esperando que funcione cuando finalmente ejecutan el programa.

Hoy en día, los desarrolladores pueden obtener comentarios sobre la corrección de una línea de código en el momento en que la escriben en su editor de código, muy lejos del proceso de desarrollo de tarjetas perforadas gracias a las innovaciones en el campo del análisis de código estático.

El análisis de código estático puede identificar y prevenir problemas al principio del proceso de desarrollo de software, pero no sin el riesgo de quemar recursos. Si bien el análisis de código estático puede ser una herramienta valiosa para mejorar la calidad y la confiabilidad del software, puede aumentar el valor realizando análisis de impacto de prueba y agregando Selección de prueba predictiva.

El análisis de código estático significa analizar el código fuente en busca de problemas sin ejecutarlo. Esto contrasta con la prueba de código dinámico, que inicia el ejecutable y verifica el comportamiento correcto.

Los analizadores estáticos usan algoritmos y conjuntos de reglas para identificar problemas potenciales, clasificarlos según la gravedad y el impacto, y pasar los problemas a los desarrolladores para que los clasifiquen y resuelvan.

Continúe leyendo para obtener más información sobre los diferentes tipos de análisis estático y cómo puede aumentar su eficacia superponiendo la selección de pruebas predictivas .

Descripción general de las técnicas de análisis de código estático

Las técnicas de análisis de código estático se utilizan para identificar posibles problemas en el código antes de implementarlo, lo que permite a los desarrolladores realizar cambios y mejorar la calidad del software. Tres técnicas incluyen análisis de sintaxis, análisis de flujo de control y datos y análisis de seguridad.

Análisis de sintaxis

El análisis de sintaxis implica verificar el código en busca de errores de sintaxis y violaciones de los estándares de codificación, como paréntesis faltantes, nombres de variables no válidos y sangría incorrecta. La mayoría de los IDE modernos tienen incorporado el análisis de sintaxis. Por ejemplo, Visual Studio y Visual Studio Code tienen un análisis de código integrado en la función Intellisense. En la siguiente captura de pantalla, Visual Studio 2022 muestra un error de sintaxis de C# por un punto y coma faltante incluso antes de que el código se haya compilado.

El análisis de sintaxis ayuda a los desarrolladores a detectar errores incluso antes de que presionen el botón "ejecutar".

Análisis de flujo de datos y control

Esta técnica implica el seguimiento del flujo de datos a través del código para identificar posibles problemas, como variables no inicializadas, punteros nulos y condiciones de carrera de datos. El análisis de flujo de control es similar y ayuda a identificar errores como bucles infinitos y código inalcanzable. Muchos compiladores modernos tienen análisis de flujo de datos y análisis de flujo de control incorporados. Muestran cualquier hallazgo como advertencias o errores en tiempo de compilación.

Por ejemplo, el conjunto de herramientas Clang para la familia de lenguaje C realiza automáticamente un análisis de flujo durante la compilación. Para lenguajes que no están compilados, como Python, puede usar manualmente una herramienta de análisis de flujo de control y datos como CodeQL .

Análisis de seguridad

El análisis estático de seguridad implica verificar el código en busca de posibles vulnerabilidades de seguridad, como desbordamientos de búfer, secuencias de comandos entre sitios y ataques de inyección. También pueden escanear sus dependencias de terceros en busca de paquetes con vulnerabilidades conocidas y detectar credenciales registradas en su código fuente.

Las herramientas de prueba de seguridad de aplicaciones estáticas (SAST) incluyen:

• Código Snyk

• Escaneo de credenciales de Microsoft

• Seguridad avanzada de Github

• SemGrep

  
  

Ejemplo: prueba de seguridad de aplicaciones estáticas con SemGrep

SemGrep es una popular herramienta gratuita de análisis estático de seguridad de aplicaciones. Ejecutar el analizador de seguridad de SemGrep en un proyecto con código inseguro, como OWASP Juice Shop , revela docenas de vulnerabilidades de seguridad en el código.

Beneficios del Análisis de Código Estático: Calidad, Prevención, Costo

1. Mejora de la calidad y fiabilidad del código. El análisis estático ayuda a los desarrolladores a detectar problemas de forma temprana. El resultado es un código mejor y más fiable.
2. Identificación temprana y prevención de problemas. En lugar de encontrar un error cuando ya está causando problemas a los clientes, el análisis estático puede ayudar a encontrarlos incluso antes de ejecutar el código por primera vez.
3. Mayor eficiencia y ahorro de costes. No es necesario volver a ejecutar las pruebas en su conjunto de CI/CD si los desarrolladores pueden detectar problemas temprano con el análisis estático. Esto ahorra costos de computación en la nube y acelera la cadencia de desarrollo.

Desafíos y consideraciones en el uso del análisis de código estático

Si bien el análisis de código estático ayuda a los equipos a detectar problemas antes, no es un enfoque perfecto y puede generar falsos positivos, falsos negativos y está limitado por conjuntos de herramientas.

Falsos positivos

Si le pregunta a cualquier desarrollador qué es lo que no le gusta de las herramientas de análisis estático, escuchará una respuesta una y otra vez: falsos positivos.

Los analizadores estáticos usan heurística y conjuntos de reglas para determinar los hallazgos en una línea de código. Sin embargo, no son perfectos y con frecuencia arrojan resultados que en realidad no se emiten en el contexto.

Para la siguiente línea de ejemplo de código:

 // Set the password policy so that user passwords expire after 365 days. passwordExpiry = 365;

Un analizador estático de seguridad no sofisticado ve la cadena "contraseña" y la marca como una credencial en el código fuente. Tras el examen, claramente no es un secreto y no requiere cambio de código. Se requiere tiempo adicional de desarrollo para investigar este problema y marcarlo como un falso positivo, lo que puede ser frustrante.

falsos negativos

El código de software puede ser complejo y los analizadores estáticos pueden pasar por alto los matices de una situación. Por lo tanto, no puede confiar en los analizadores estáticos para encontrar el 100% de los errores que escribe.

Su entorno de nube tiene dos archivos de configuración de servidor casi idénticos: serverprod.config (producción) y servertest.config.dev (entorno de prueba).

Un analizador estático está configurado para escanear archivos con la extensión de archivo .config y encuentra problemas correctamente en serverprod.config , pero no detecta los mismos problemas en el archivo servertest.config.dev porque no coincide con su patrón de nombre de archivo.

Uso de múltiples herramientas y enfoques.

No hay una sola herramienta de análisis estático que lo haga todo. Muchos están especializados para diferentes entornos, tipos de archivos y tipos de escaneo. Una organización puede necesitar una herramienta para el escaneo de seguridad, una herramienta diferente para su interfaz Typescript, una tercera herramienta para escanear el backend de Golang y otro analizador estático para los archivos Terraform de configuración de su servidor. Cada herramienta ofrece valor, pero puede ser oneroso configurarlas y mantenerlas todas.

Herramientas de análisis de código estático

Estas son algunas de las mejores herramientas para el análisis de código estático:

1. SonarQube : una popular herramienta de análisis de código estático de código abierto que admite una amplia gama de lenguajes de programación y se integra con varias herramientas de desarrollo e implementación.

   
   

2. Checkstyle : una herramienta de análisis de código estático de código abierto que verifica el estilo de codificación y las violaciones de las convenciones en el código Java.

   
   

3. FindBugs : una herramienta de análisis de código estático de código abierto que identifica problemas potenciales en el código Java, incluidos problemas de rendimiento, vulnerabilidades de seguridad y violaciones de los estándares de codificación.

   
   

4. PMD : una herramienta de análisis de código estático de código abierto que busca problemas en una variedad de lenguajes de programación, incluidos Java, C++ y Python.

   
   

5. Veracode : una herramienta comercial de análisis de código estático que ofrece una gama de funciones para identificar y abordar las vulnerabilidades de seguridad en el software.

   
   

6. Coverity : una herramienta comercial de análisis de código estático que se centra en identificar y prevenir defectos de seguridad en el código.

   
   

7. ESLint : un proyecto de código abierto para ayudar a encontrar y solucionar problemas en el código JavaScript. Si está utilizando TypeScript, consulte la variante mecanografiada-eslint.

   
   

Estas herramientas ofrecen una variedad de funciones, admiten diferentes lenguajes de programación y tienen diferentes tipos de licencias de software. Es importante tener en cuenta las licencias y las necesidades y requisitos específicos de una organización al elegir una herramienta de análisis de código estático.

Ejemplo: análisis de código estático de JavaScript con ESLint

Aquí hay un ejemplo simple de análisis de código estático de JavaScript usando ESLint:

Esta única línea de código tiene dos problemas que ESLint encuentra rápidamente:

1. Las cadenas deben usar comillas dobles
2. A una variable se le asigna un valor pero nunca se usa.

Al identificar y abordar estos problemas a través del análisis de código estático, las organizaciones pueden mejorar la calidad y la confiabilidad de su software. ¿Quiere probar ESLint usted mismo? Puede usar ESLint Playground en línea.

Análisis de código estático y selección de pruebas predictivas

La selección de pruebas predictivas es una técnica que utiliza el aprendizaje automático para analizar los resultados de pruebas anteriores y predecir qué pruebas es probable que fallen en el futuro. Esto se puede utilizar junto con el análisis de código estático para mejorar la eficiencia y la eficacia del proceso de prueba.

El análisis estático es solo una faceta en una estrategia de calidad del software.

La mayoría de las organizaciones utilizan el análisis estático para aumentar sus pruebas de software funcionales de extremo a extremo. Las pruebas de análisis estático son solo uno de los tipos de pruebas que pueden ejecutarse en una canalización de CI/CD.

Una forma en que la selección de prueba predictiva puede ayudar al análisis de código estático es priorizando la prueba del código que es más probable que contenga problemas. Mediante el análisis de los resultados de las pruebas anteriores y la identificación de patrones que se correlacionan con fallas, la selección de pruebas predictivas puede ayudar a centrar el esfuerzo de prueba en las áreas más importantes o problemáticas del código. Esto puede ayudar a garantizar que los problemas más críticos se identifiquen y aborden lo antes posible, al mismo tiempo que se reduce el tiempo y los recursos que se gastan en pruebas innecesarias.

En general, al combinar la selección de prueba predictiva con el análisis de código estático, las organizaciones pueden mejorar la eficiencia y la eficacia de su proceso de prueba y garantizar la calidad y confiabilidad de su software.

Pensamientos finales

El análisis estático es una herramienta importante en el arsenal de una organización para mantener alta la calidad del código. Puede reducir los defectos del código y mejorar la capacidad de mantenimiento, pero también puede estar plagado de falsos positivos y puede requerir varias herramientas para obtener la cobertura que su organización necesita.

Incluso con esos problemas, el análisis estático es un aspecto importante para que cualquier organización entregue código de calidad.

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