一种航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法

一种航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法
【专利摘要】本发明公开了一种航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法。在航管训练系统中运行一个Qt程序内存使用的静态检查程序，运行时将被检查的代码所在的目录作为运行参数。检测在5个模块中进行：遍历工程目录和子目录下的所有.cpp和.h文件，全路径保存为string类型存放到cpp_file中；按行读取文件每行信息，解析new和delete语句，得到Qt控件对象的创建信息和所有对象的删除信息；解析得到的Qt对象的创建信息存放在newOBJMap中，删除信息存放在deleteOBJMap中；遍历newOBJMap中的每个元素，在deleteOBJMap中查找对应的元素，存在对应元素将信息合并存放QtObjectMap中，检测结果输出到日志文件或控制台。有效解决了航管训练系统因Qt特殊性带来的内存泄露问题，大幅提高系统安全性、可靠性和实用性。
【专利说明】一种航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法 一、 所属【技术领域】
[0001] 本发明涉及航管训练系统，特别涉及使用Qt开发的航管系统用户界面程序的内 存使用静态检查。 二、

【背景技术】
[0002] 航管训练系统除了仿真核心程序以外，还需要大量用户界面程序完成数据准备、 模拟飞行员操作、受训管制员席位等。在大型的航管训练系统进行长时间的、复杂流程的训 练活动时，对人机界面的稳定运行提出了较高的要求，如不能出现内存泄露、不能中途异常 退出等。本方法对使用QT开发的人机界面进程的源码提供静态检查机制，方便开发人员检 查错误，及时修正缺陷。
[0003] Qt是1991年由奇趣科技开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架，Qt 库中很多类都以QObject作为他们的基类，QObject的对象总是以树状结构组织自己。当 我们创建一个QObject对象时，可以指定其父对象（也被称为父控件），新创建的对象将被 加入到父对象的子对象（也被称为子控件）列表中。当父对象被析构时，这个列表中的所 有对象会被析构。不但如此，当某个QOb ject对象被析构时，它会将自己从父对象的列表中 删除，以避免父对象被析构时再次析构自己。
[0004] 由于QObject对象具有上述析构功能，当我们使用new操作符在堆中创建Qobject 对象时，并不需要使用delete操作符析构它们。
[0005] 所以编写Qt程序时，开发人员很容易写出内存处理不适当的程序导致内存泄露。 三、


【发明内容】

[0006] 本发明的目的旨在解决航管训练系统开发中使用Qt开发人机界面中，由于Qt程 序特殊性可能带来的内存泄露问题。
[0007] 本发明的目的是这样达到的：一种航管训练系统开发中Qt程序内存静态检查方 法，其特征在于：在航管训练系统中运行一个Qt程序内存使用静态的检查程序，该程序运 行时将被检查的代码所在的目录作为运行参数，目录可以有子目录，得到检测结果后，将 监测结果输出到日志文件或控制台。
[0008] 本方法专门针对Qt程序中两种Qt专属的两种内存泄露情况提供检查能力：Qt控 件对象没有父控件，在堆中new 了这个对象；Qt控件对象有父控件。
[0009] 检测在如下5个模块中进行：
[0010] 1)、遍历工程目录和子目录下的所有后缀名为· CPP和· h文件，把文件全路径保存 为string类型，再存放到vector类型的cpp_file中；
[0011] 2)、遍历cpp_file中的每个文件，按行读取文件每行信息，解析new和delete语 句，得到Qt控件对象的创建信息和所有对象的删除信息；
[0012] 3)、解析得到的Qt控件对象的创建信息存放在newOBJMap中，所有对象的删除信 息存放在deIeteOBJMap中；
[0013] 4)、遍历newOBJMap中的每个元素，在deleteOBJMap中查找对应的元素，如果存在 对应元素，则将信息合并，存放在QtObjectMap中；
[0014] 5)、遍历QtObjectMap中每个元素，得到检测结果，输出到日志文件或控制台。
[0015] 所述在1)模块中进行的检测，是通过Windows系统提供的_findfirst ()和_ findnext ()函数遍历某个工程文件下的所有文件，并把.h和.cpp文件全路径名存放在一个 Vector类型的cpp_file中，具体步骤是：
[0016] 开始，第一步，控制台获取工程目录，第二步，判断findfrist获取当前目录下第一 个实例句柄，句柄值为-IL ?是，结束，否，第三步，findnext根据_findfirst获得的句柄遍历 目录下的所有实例，判断返回值是否为〇 ?是，结束，否，进入第四步，判断此实例为子文件 夹吗？是，当前目录链接文件夹名字得到新的目录，返回第二步，否，进入第五步，判断此实 例为· cpp或· h文件吗？是，第六步，将· cpp和· h文件的全名保存到vector类型的cpp_ file中，返回第三步。
[0017] 所述在模块2)中进行的检测具体步骤是：
[0018] 开始，第一步，判断文件结束？是，结束，否，第二步，读取每行文本，保存在string 类型的line中，第三步，判断line为注释吗？是，结束，否，进入第四步，判断是line为new 或delete语句？否，进入第五步，判断是new语句？是，解析line得到的删除对象信息，文 件位置更信息，并将得到的信息保存在deleteOBJMap中，返回第一步；是new语句，进入第 六步，解析语句获得创建对象的类别，第七步，根据类别判断为Qt空间类？不是，结束，是， 第八步，将解析得到的Qt控件，父控件，文件位置信息保存到newOBJMap中，返回第一步。
[0019] 所述在模块4)中进行的检测具体步骤是：
[0020] 开始，第一步，判断newOBJMap结束？是，结束，否，第二步，获取newOBJMap的下一 元素，第三步，判断在deleteOBJMap中找到对应元素？是，第四步，将这两个元素合并，保 存到QtObjectMap,结束；否，把newOBJMap信息保存到QtObjectMap中，无删除信息补空， 回复到第一步。
[0021] 所述在模块2)进行的检测具体步骤中第三步，判断line是否为注释识别对象分 为两种：//行注释，/**/段注释，注释和代码区别对待，设置一个bool变量result区别该 行代码是不是注释即可，Result由解析代码的函数返回值更新；
[0022] 若为行注释，直接跳过该行即可，并设result为commentEnd，表示注释结束；若为 段注释，且没有在一行中同时出现/*和*/，则result值为commentBegin，表示注释开始； 若在一行中同时出现/*和*/，则result值为commentEnd，表示注释结束；
[0023] 解析每行代码时，根据result值选择不同的解析函数，parseCommentO为解析注 释的函数，ParseCodeO为解析代码的函数；
[0024] 第七步中，根据类别判断为Qt空间类识别对象时分为两步：
[0025] (1)识别出程序中创建对象的语句；
[0026] (2)判断识别出的对象是不是Qt对象：Qt控件所属的类都是有继承关系的，且最 终的父对象都为QWidget,针对这种继承树的关系，通过读取InheritTree. ini配置文件建 立一个树的结构，树结构提供了一个接口：findChild(string key，P0INTER*p),返回值为指 针p指向树中关键字为key的结点，如果树中不存在关键字为key的结点，则p的值为NULL, 把某个类名作为实参传给key，可判断此类是不是Qt的控件类了，即能判断对象的对象是 不是Qt控件对象。
[0027] 本发明的积极效果是：有效解决了航管训练系统开发中，使用Qt开发人机界面 时，因 Qt特殊性可能带来的内存泄露问题，保证系统的安全。由于本发明方法检测后得到 的结果，输出到日志文件或控制台，开发人员可及时方便地发现问题，及时修正缺陷。对提 高航管训练系统自身的可靠性和实用性有非常现实的积极意义。 四、

【专利附图】

【附图说明】
[0028] 图1是本发明Qt程序内存使用静态检测软件模块组成图。
[0029] 图2是在模块扫描工程所有· cpp和· h文件流程图。
[0030] 图3是读inheritTree. ini配置文件生成Qt控件类的继承树示意图。
[0031] 图4是解析每个文件流程图。
[0032] 图 5 是合并 newOBJMap 和 deIeteOBJMap 流程图。 五、

【具体实施方式】
[0033] 本发明专门针对航管训练系统开发中使用Qt进行人机界面开发的程序进行静态 检查而研究的新方法，解决Qt程序开发中产生的内存泄露问题。
[0034] 技术实现的总思路是专门针对Qt开发中两种Qt专属的两种内存泄露情况提供检 查能力：
[0035] 本方法专门针对Qt开发中两种Qt专属的两种内存泄露情况提供检查能力：
[0036] Qt控件对象若没有父控件，如果在堆中new 了这个对象，那么必须编码实现删除， 否则会有内存泄露；
[0037] Qt控件对象有父控件，此时无需程序员手动delete这个Qt控件，因为父控件在析 构时，会自动析构自己的子控件列表里的控件，这是Qt提供的自动内存机制，而程序员可 能误写删除代码，造成内存泄露。
[0038] 除此之外还有其他属于C++语言使用的中内存泄露和冗余delete的情况，该方法 没有涉及这些情况的检测。
[0039] 本方法由几个模块组成，如图1所示。
[0040] 在模块1中，通过Windows系统提供的_findfirst()和_1^(111611:〇函数遍历工程目 录和子目录下的所有.cpp和.h文件，把文件全路径保存为string类型，再存放到vector 类型的cpp_file中。
[0041] 具体步骤是见附图2:
[0042] 开始，第一步，控制台获取工程目录，第二步，判断findfrist获取当前目录下第一 个实例句柄，句柄值为-IL ?是，结束，否，第三步，，findnext根据_findfirst获得的句柄遍历 目录下的所有实例，判断返回值是否为〇 ?是，结束，否，进入第四步，判断此实例为子文件 夹吗？是，当前目录链接文件夹名字得到新的目录，返回第二步，否，进入第五步，判断此实 例为· cpp或· h文件吗？是，将· cpp和· h文件的全名保存到vector类型的cpp_file中， 返回第三步。
[0043] 在模块2中，遍历cppjile中的每个文件，按行读取文件每行信息，解析new和 delete语句，得到Qt控件对象的创建信息和所有对象的删除信息。
[0044] 解析文件中的new和delete语句时，对于某一文件，用getLineO获取文件中的 每一行代码。
[0045] 解析过程见图4,具体步骤是：
[0046] 开始，第一步，判断文件结束？是，结束，否，第二步，读取每行文本，保存在string 类型的line中，第三步，判断line为注释吗？是，结束，否，进入第四步，判断是line为new 或delete语句？否，进入第五步，判断是new语句？是，解析line得到的删除对象信息，文 件位置更信息，并将得到的信息保存在deleteOBJMap中，返回第一步；是new语句，进入第 六步，解析语句获得创建对象的类别，第七步，根据类别判断为Qt空间类？不是，结束，是， 第八步，将解析得到的Qt控件，父控件，文件位置信息保存到newOBJMap中，返回第一步。
[0047] 对于识别注释部分和非注释部分：
[0048] 注释分两种//行注释，/**/段注释，注释和代码是要区别对待的，设置一个bool 变量result区别该行代码是不是注释即可。Result由解析代码的函数返回值更新。
[0049] 若为行注释，直接跳过该行即可，并设result为commentEnd(表示注释结束）。若 为段注释，且没有在一行中同时出现/*和*/，则result值为commentBegin (表示注释开 始）。若在一行中同时出现/*和*/，则result值为commentEnd(表示注释结束）。
[0050] 解析每行代码时，根据result值选择不同的解析函数parseCo_ent ()(解析注释 的函数），parseCode ()(解析代码的函数）。
[0051] 对于识别QT控件对象分为两步：
[0052] (1)识别出程序中创建对象的语句
[0053] 通过对Qt程序的了解，创建Qt控件对象一般是这种结构。
[0054] 例如：
[0055] QPushButon m_button = new QPushButton(Parent)；
[0056] 此行代码最有标志性的词就是new和'=' 了，并且应该是一个独立的new这个关 键字，要排除***new***这种情况。
[0057] 首先，要从这行代码中获取的信息是：对象名（m_button)，类名（QPushButton)， 父对象（parent)。
[0058] 思路是通过"="，"new"，"来获取每个标识符的begin(第一个字符在整行 string中的索引），end (最后一个字符在整行string中的索引）。然后通过begin和end 即可获得每个标示符。
[0059] C++中string类提供了很多接口可以直接使用。Substr (begin, Ien)用来截取子 串，find( "arg"）用来寻找索引值，这两个函数的配合使用可完成上述功能。
[0060] (2)判断识别出的对象是不是Qt控件对象
[0061] 考虑到要识别所有的Qt控件对象，是一个繁杂的工作，所以只是找了一些常用的 Qt控件对象，以供识别。但是这不是固定的，如果有新的需要的话，可以在InheritTree. ini配置文件里手动添加新的对象。
[0062] Qt控件所属的类都是有继承关系的，且最终的父对象都为QWidget，针对这种继 承树的关系，建立了一个树的结构，树结构的建立是通过读取InheritTree. ini配置文件 建立的。
[0063] InheritTree. ini 文件结构不例：
[0064] [树的高度]
[0065] depthNum = η
[0066] [高度 0]
[0067] NodeNum = 1//当前高度下结点数目
[0068] QWidget = NULL//等号左边是空间类，右边是起父类
[0069] [高度 1]
[0070]
[0071] [高度 n-1]
[0072]
[0073] 树结构提供了 一个接口，findChild (std: : string key,，TreeNodePointer*p)，入 口参数string key,返回值为TreeNodePointer*p,返回值是指针p指向树中关键字为key 的结点，如果树中不存在关键字为key的结点，则p的值为NULL。这个结构能判断树中是 否存在关键字为key的结点。因此，把某个类名作为实参传给key，就可判断此类是不是Qt 的控件类了，也就能判断对象的对象是不是QT控件对象了。这里，TreeNodePointer为数 据结构
[0074]

【权利要求】
1. 一种航管训练系统开发中Qt程序内存使用的静态检查方法，其特征在于：在航管训 练系统中运行一个QT程序内存使用静态的检查程序，该程序运行时将被检查的代码所在 的目录作为运行参数，该目录可以含有子目录，得到检测结果后，将监测结果输出到日志 文件或控制台； 本方法专门针对Qt程序中两种Qt专属的两种内存泄露情况提供检查能力：Qt控件对 象没有父控件，在堆中new了这个对象；Qt控件对象有父控件； 检测在如下5个模块中进行： 1)、遍历工程目录和子目录下的所有后缀名为.cpp和.h文件，把文件全路径保存为 string类型，再存放到vector类型的cpp_file中； 2)、遍历cpp_file中的每个文件，按行读取文件每行信息，解析new和delete语句，得 到Qt控件对象的创建信息和所有对象的删除信息； 3)、解析得到的Qt对象的创建信息存放在newOBJMap中，所有对象的删除信息存放在 deIeteOBJMap中； 4)、遍历newOBJMap中的每个元素，在deleteOBJMap中查找对应的元素，如果存在对应 元素，则将信息合并，存放在QtObjectMap中； 5)、遍历QtObjectMap中每个元素，得到检测结果，输出到日志文件或控制台。
2. 如权利要求1所述的航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法，其特征在 于：所述在1)模块中进行的检测，是通过Windows系统提供的_findfirst()和_findnext() 函数遍历某个工程文件下的所有文件，并把.h和.cpp文件全路径名存放在一个Vector类 型cpp_file中，具体步骤是： 开始，第一步，控制台获取工程目录，第二步，判断findfrist获取当前目录下第一个实 例句柄，句柄值为-IL?是，结束，否，第三步，findnext根据_findfirst获得的句柄遍历目 录下的所有实例，判断返回值是否为〇 ?是，结束，否，进入第四步，判断此实例为子文件夹 吗？是，当前目录链接文件夹名字得到新的目录，返回第二步，否，进入第五步，判断此实例 为·cpp或·h文件吗？是，第六步，将·cpp和·h文件的全名保存到vector类型的cpp_file 中，返回第三步。
3. 如权利要求1所述的航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法，其特征在 于： 所述在模块2)中进行的检测具体步骤是： 开始，第一步，判断文件结束？是，结束，否，第二步，读取每行文本，保存在string类 型的line中，第三步，判断line为注释吗？是，结束，否，进入第四步，判断是line为new 或delete语句？否，进入第五步，判断是new语句？是，解析line得到的删除对象信息，文 件位置更信息，并将得到的信息保存在deleteOBJMap中，返回第一步；是new语句，进入第 六步，解析语句获得创建对象的类别，第七步，根据类别判断为Qt空间类？不是，结束，是， 第八步，将解析得到的Qt控件，父控件，文件位置信息保存到newOBJMap中，返回第一步。
4. 如权利要求1所述的航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法，其特征在 于：所述在模块4)中进行的检测具体步骤是： 开始，第一步，判断newOBJMap结束？是，结束，否，第二步，获取newOBJMap的下一元 素，第三步，判断在deleteOBJMap中找到对应元素？是，第四步，将这两个元素合并，保存 到QtObjectMap，结束；否，把newOBJMap信息保存到QtObjectMap中，无删除信息补空，回 复到第一步。
5. 如权利要求3所述的航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法，其特征 在于：所述在模块2)进行的检测具体步骤中第三步，判断line是否为注释识别对象分为两 种：//行注释，/**/段注释，注释和代码区别对待，设置一个bool变量result区别该行代 码是不是注释即可，Result由解析代码的函数返回值更新； 若为行注释，直接跳过该行即可，并设result为commentEnd，表示注释结束；若为段注 释，且没有在一行中同时出现/*和*/，则result值为commentBegin，表示注释开始；若在 一行中同时出现/*和*/，则result值为commentEnd，表示注释结束； 解析每行代码时，根据result值选择不同的解析函数，parseCo_ent()为解析注释的 函数，parseCodeO为解析代码的函数； 所述在模块2)进行的检测具体步骤第七步中，根据类别判断为Qt空间类识别对象时 分为两步： (1) 识别出程序中创建对象的语句； (2) 判断识别出的对象是不是Qt对象：Qt控件所属的类都是有继承关系的，且最终的 父对象都为QWidget,针对这种继承树的关系，通过读取InheritTree.ini配置文件建立一 个树的结构，树结构提供了一个接口：findChiId，findChiId返回值为指针p指向树中关键字 为key的结点，如果树中不存在关键字为key的结点，则p的值为NULL，把某个类名作为实 参传给key，可判断此类是不是Qt的控件类了，即能判断对象的对象是不是Qt控件对象。
6. 如权利要求5所述的航管训练系统开发中Qt程序内存使用静态检查方法， 其特征在于：所述树结构提供的接口为findChild，入口参数stringkey,返回值为 TreeNodePointer*p，这里，TreeNodePointer为数据结构
TreeNodePointer为指向一个描述树形结构节点的指针，该节点内容包括：节点内容key，该节点的子节点列表child_array,子节点个数child_num，节点的父节点parent。
【文档编号】G06F11/36GK104461890SQ201410768041
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】胡术, 王煜清, 唐麒麟 申请人:四川川大智胜软件股份有限公司