符号执行

符号执行是一种静态分析技术，它可以通过对程序中的符号变量赋予符号值，建立约束关系，自动地推导出程序的行为。符号执行被广泛应用于软件测试、程序验证、程序分析等领域。

符号执行的原理

符号执行的核心思想是将程序中的变量抽象为符号变量，即代表变量的符号会被赋一个符号值，而不是实际的值。对于每个语句，符号执行引擎都会对变量的符号值进行分析，以确定下一步该如何执行。如果一条语句中包含了多个变量，则需要同时分析它们之间的约束关系。

符号执行引擎会根据程序中的每个判断语句（如if、while）生成约束条件，这些约束条件是符号执行的核心，它们会在后续的执行过程中被用来判断程序的执行路径是否是符合预期的。

在执行过程中，符号执行引擎会尝试穷尽所有可能的路径，并收集路径上的约束条件。这些路径上的约束条件实际上是有条件的覆盖，可以被用来生成测试用例或进行程序验证。

符号执行的应用

符号执行技术被广泛应用于软件测试、程序验证、程序分析等领域。它可以自动生成测试用例，帮助程序员发现代码中可能存在的缺陷。同时，符号执行还可以对程序进行静态分析，帮助程序员发现代码中可能存在的逻辑错误。

在程序验证方面，符号执行可以自动推导出程序的不变式、前置条件、后置条件等，验证程序是否满足这些条件。此外，符号执行还可以对程序进行代码覆盖率分析、数据流分析、Taint分析等，提高程序的安全性和可靠性。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    int a, b, c;
    scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
    if (a + b + c == 100 && a >= b && b >= c) {
        printf("pass\n");
    } else {
        printf("fail\n");
    }
    return 0;
}

对于上面的示例代码，如果用符号执行引擎进行分析，可以生成如下的约束条件：

a + b + c = 100
a >= c
b >= c

可以看到，符号执行引擎通过对变量进行符号化，自动推导出了程序的执行路径以及其约束条件。这些约束条件可以被用来生成测试用例，进行代码覆盖率分析等，从而提高程序的安全性和可靠性。