MISRA C

3. 규칙 분류 및 특징

MISRA C 지침은 '필수', '요구 사항', '권장 사항'으로 분류된다.^[10] 각 지침의 준수 의무는 다음과 같다.

• '필수' 지침은 반드시 지켜야 한다.
• '요구 사항' 지침은 예외적인 경우를 제외하고는 지켜야 한다.
• '권장 사항' 지침은 좋은 사례로 여겨지지만, 반드시 지켜야 하는 것은 아니다.

3. 1. 분류

^[9]

새로운 소프트웨어 프로젝트를 시작할 때는 최신 MISRA 표준을 사용해야 한다. 이전 표준은 해당 표준을 참조해야 하는 기존 소프트웨어 프로젝트에서 계속 사용할 수 있다.^[9]

3. 2. 범주

• 가능한 컴파일러 차이점을 피하기 위한 규칙. (예: C의 `int` 타입 크기는 다를 수 있지만, `int16_t` (C99에서 표준화됨)는 항상 16비트이다.)
• 실패하기 쉬운 함수 및 구문 사용을 피하기 위한 규칙. (예: `malloc`은 실패할 수 있다.)
• 유지 보수 및 디버깅 가능한 코드를 생성하기 위한 규칙. (예: 명명 규칙 및 주석)
• 모범 사례 규칙.
• 복잡성 제한.

3. 3. 범위

MISRA C:2012는 각 가이드라인을 '단일 번역 단위' 또는 '시스템'으로 별도로 분류한다.^[10]

새로운 소프트웨어 프로젝트를 시작할 때는 최신 MISRA 표준을 사용하는 것이 좋으며, 이전 표준은 해당 표준을 참조해야 하는 기존 소프트웨어 프로젝트에서 계속 사용할 수 있다.^[9]

3. 4. 결정 가능성

4. C 언어의 문제점 및 MISRA C의 역할

C 언어 표준에서 규정하는 실행 환경에는 운영체제(OS)의 존재를 전제로 하는 호스트 환경과 OS를 이용하지 않거나 OS 자체를 기술하는 것을 전제로 하는 프리 스탠딩 환경이 있다. 임베디드 환경은 후자에 해당한다. C 언어는 고급 언어의 탈을 쓴 어셈블러(고급 어셈블러^[36], 범용 어셈블러^[37])라고도 불릴 정도로 하드웨어를 직접 제어할 수 있으면서도 이식성이 높은 언어이며, 그렇기에 리소스 제한 및 성능 요구가 엄격한 임베디드 환경이나 디바이스 드라이버 개발의 주류 언어로서 계속 사용되고 있다. 임베디드 프로세서 등의 칩 벤더가 자사 하드웨어 판매 시 C 컴파일러를 함께 제공하기도 한다. 커널 모드 드라이버는 C 언어로만 기술해야 하는 환경도 있다^[38].

그러나 자바 및 C#와 같은 고수준의 가상 머신 기반 프로그래밍 언어와 비교했을 때, C 언어는 안전성에 관해 충분히 고려되었다고 말하기 어렵다. 파스칼 등 동시대 혹은 그 이전에 등장한 다른 언어와 비교해도 문자열 처리 등에서 안전성이 떨어지는 부분이 있다. 특히 버퍼 오버런이나 스택 오버플로우에 의한 메모리 접근 위반, 메모리 해제 누락에 의한 메모리 누수 등 C 언어에서는 시스템 정지나 정의되지 않은 동작을 초래하는 치명적인 소프트웨어 결함에 대한 최종 방어벽이 없으며, 이는 프로그래머 측의 부담과 책임으로 이어진다. C 언어에서 직접 발전한 C++(C++) 언어에 대해서도 어느 정도 개선 및 개량된 부분이 있지만, 여전히 C 언어와 동일한 문제점을 안고 있는 부분이 있다.

최신 후발 언어는 이식성이 없는 프로그램이나 위험한 프로그램을 작성하기 어려운 (혹은 작성할 수 없는) 사양으로 되어 있는 반면, C/C++ 언어는 원래 프로그래머를 신뢰하고, 프로그래머가 할 수 있는 것을 제한하지 않는 설계 사상을 가지고 있다. 따라서 C/C++ 언어로 이식성 및 안전성을 확보하면서 프로그램을 작성하기 위해서는, 어떤 코딩 규칙을 정비·표준화하여 운영 시에 제한을 걸 필요가 있다.

5. MISRA 준수

MISRA는 MISRA 준수 사항을 이해하고 달성하기 위한 추가 지침을 제공하는 문서를 발행했다.

• ''MISRA 준수:2016''은 2016년 4월 MISRA에서 발표했다.^[11]
• ''MISRA 준수:2020'' 개정판은 2020년 2월에 발표되었다.^[12]

5. 1. 예외(Deviation)

• 벗어난 규칙.
• 예외에 대한 근거.^[13]

6. 관련 도구

MISRA C 준수를 위한 다양한 소프트웨어 도구들이 존재하지만, 어떤 도구도 MISRA C를 100% 만족시킬 수는 없다. 그 이유는 MISRA C 규칙 중에는 반드시 사람이 직접 확인해야 하는 내용이 포함되어 있기 때문이다.

MISRA 준수를 위해 코드를 검사한다고 주장하는 많은 소프트웨어 도구가 있지만, MISRA 인증 프로세스는 없다.^[23] 대부분의 가이드라인은 정적 코드 분석을 수행하는 도구를 사용하여 검사할 수 있다. 나머지 가이드라인은 동적 코드 분석을 사용해야 한다.

"MISRA 표준을 준수한다"는 점을 내세우는 코드 검사 도구가 많이 있지만, MISRA는 제3자에 의한 허가 및 인가 제도를 가지고 있지 않으므로 자체 선언이다.^[45]

MISRA GitLab^[22] 저장소(로그인 필요)에서 예제 스위트(MISRA-C:2004 및 MISRA C:2012용)를 사용할 수 있다. 이를 통해 도구 사용자는 다양한 MISRA 도구에서 제공하는 검사 지원을 평가하고 비교할 수 있으며, 도구 구현자에게는 MISRA 가이드라인의 의도에 대한 지침을 제공한다.

MISRA 도구 이용자가 평가하고 비교할 수 있도록 MISRA-C:2004 및 MISRA-C:2012의 예제 프로그램을 MISRA 게시판^[46]에서 다운로드할 수 있다.

다음은 MISRA 준수를 위해 코드를 검사하는 도구 및 지원하는 C/C++ 컴파일러 목록이다.

정적 코드 분석 도구 목록도 참조.

7. 비판

Les Hatton은 MISRA C:1998과 MISRA C:2004에 대한 이전 연구를 비교하는 논문에서 다음과 같은 결론을 내렸다.^[30]

:"MISRA C 표준의 영향력이 확대되는 점을 고려하여, 이 논문은 원래 표준의 중요한 결함이 만족스럽게 해결되었는지 평가하고자 한다. 불행하게도 그렇지 못했고, 중요 양성 대 오양성 비율은 MISRA C 2004에서 MISRA C 1998보다 크게 개선되지 않았으며, 두 경우 모두 용납할 수 없을 정도로 낮다."

그는 이어서 다음과 같이 언급했다.^[30]

:"현재 형태로 볼 때, MISRA C 2004 업데이트의 혜택을 받는 유일한 사람은 도구 공급업체인 것으로 보이며, 향후 개정에서 발표된 실험 데이터를 조금 더 참고하고 좋은 아이디어처럼 보이는 규칙을 발명하려는 유혹을 덜 함으로써 문구를 단순화하고 오양성 비율을 줄이기 위한 조치가 취해지기를 바란다."

델프트 공과대학교(TU Delft)의 Cathal Boogerd와 Leon Moonen의 연구는 MISRA C:2004의 가치를 실증적으로 평가했는데, 이 연구는 비슷한 결과를 보였다.^[31]

:"얻은 데이터를 통해 다음과 같은 주요 관찰을 할 수 있다. 첫째, 결함 관련 라인을 찾는 데 있어 무작위 예측기보다 유의미하게 (α = 0.05) 더 나은 성능을 보이는 72개의 규칙 중 9개가 있다. 이 규칙들의 진양성률은 24-100% 범위이다. 둘째, MISRA 규칙 위반과 관찰된 결함 사이에 음의 상관 관계가 있음을 관찰했다. 또한, 72개의 규칙 중 29개는 0의 진양성률을 보였다. Adams의 모든 수정이 결함을 발생시킬 확률이 0이 아니라는 관찰과 함께, 이는 MISRA 표준을 전체적으로 준수하는 것이 소프트웨어를 덜 신뢰할 수 있게 만들 수 있음을 시사한다."

8. 활용 분야

MISRA C는 원래 자동차 산업을 목표로 개발되었지만, 현재는 자동차, 항공우주, 통신, 의료 기기, 국방, 철도 등 다양한 분야에서 널리 채택되고 있다.

• 합동 공격 전투기 프로젝트의 C++ 코딩 표준^[3]은 MISRA-C:1998을 기반으로 한다.
• NASA 제트 추진 연구소의 C 코딩 표준^[4]은 MISRA-C:2004를 기반으로 한다.
• IEC 81001-5-1:2021 "건강 소프트웨어 및 건강 IT 시스템의 안전, 효과 및 보안 - 파트 5-1: 보안 - 제품 수명 주기 활동"은 안전한 코딩 모범 사례의 예시로 MISRA C를 언급하고 있다.
• ISO 26262 "기능 안전 - 도로 차량"은 MISRA C를 C 언어의 적절한 하위 집합으로 언급한다.
• ISO 26262-6:2011 "파트 6: 소프트웨어 수준의 제품 개발"^[5]은 MISRA-C:2004와 MISRA AC AGC를 언급한다.
• ISO 26262-6:2018 "파트 6: 소프트웨어 수준의 제품 개발"^[6]은 MISRA C:2012를 언급한다.
• AUTOSAR 일반 소프트웨어 사양(SRS_BSW_00007) 또한 MISRA C를 언급한다.
• AUTOSAR 4.2 일반 소프트웨어 사양^[7]은 "BSW 모듈 구현이 C 언어로 작성된 경우 MISRA C:2004 표준을 준수해야 합니다."라고 요구한다.
• AUTOSAR 4.3 일반 소프트웨어 사양^[8]은 "BSW 모듈 구현이 C 언어로 작성된 경우 MISRA C:2012 표준을 준수해야 합니다."라고 요구한다.

9. 관련 표준 및 문서

MISRA C는 여러 관련 표준 및 문서를 가지고 있으며, 시간이 지남에 따라 발전해 왔다. 주요 표준 및 문서는 다음과 같다.

• 초안 및 초기 버전:
• 1997년: 초안^[2]
• 1998년: 초판 (''MISRA-C:1998'') 발행. 127개의 규칙(93개 필수, 34개 권장) 포함.^[14][40]
• 2004년: 2판 (''MISRA-C:2004'') 발행. 142개의 규칙(122개 필수, 20개 권고) 포함. 규칙 재정렬 등 많은 변경 사항 적용.^[40]

• MISRA C:2012 (3판):
• 2013년 발행. C99 지원 확장 및 여러 개선 사항 포함.^[15]
• 143개 규칙과 16개 지침 포함. 규칙은 '필수', '요구됨', '권고'로 분류되며, '단일 번역 단위' 또는 '시스템'으로 분류됨. 또한 '결정 가능' 또는 '결정 불가능'으로 분류됨.

• MISRA C:2012 부록:
• ''MISRA C:2012 - 부록 1: 규칙 매핑'':^[18] MISRA C:2004와 새로운 버전 간의 양방향 규칙 매핑 제공.
• ''MISRA C:2012 - 부록 2: ISO/IEC TS 17961:2013 "C Secure"에 대한 MISRA C:2012의 적용 범위''^[19]
• ''MISRA C:2012 - 부록 3: CERT C에 대한 MISRA C:2012의 적용 범위''^[20]

• 개정판:
• 2016년: ''MISRA C:2012 - Amendment 1: 추가 보안 가이드라인'' 발행. 14개의 새로운 보안 지침 추가.^[16]
• 2020년: ''MISRA C:2012 - Amendment 2: ISO/IEC 9899:2011/18 핵심 기능 업데이트''^[17] 발행. C11/C18 내에서 정의되지 않은, 명시되지 않은, 그리고 구현에 따라 정의되는 동작에 대한 매핑 추가.
• 2023년: MISRA C:2023 (MISRA C 제3판, 제2 개정판) 발표. C11 및 C17 언어 기능 지원, 수정 사항 2–4(AMD2, AMD3, AMD4) 및 기술 정정 사항 2(TC2) 통합.

• 기타 관련 문서:
• MISRA 준수: 2016년, 2020년 업데이트
• Approved Deviation Compliance (ADC) version 1.0: MISRA Forum^[41]에서 다운로드 가능. 규칙에서 벗어나는 것이 신뢰성이 높은 경우에 대한 문서화 절차 안내.
• 매트랩에서 자동 생성된 프로그램에 대한 Misra AutoCode
• C++(C++) 언어에 대응하는 MISRA C++ 지침
• "''Safer C''"^[39]
• "C 프로그래밍의 함정"
• CERT C, CERT C++: 소프트웨어 엔지니어링 연구소(Software Engineering Institute, SEI)에서 관리하는 코딩 표준.^[47][48]
• ISO/IEC TS 17961^[49]: 국제 표준 코딩 표준 기본 문서.

참조

_[1] 웹사이트 MISRA clarifies safe and secure uses of the C language https://www.misra.or[...] www.misra.org.uk 2019-10-09
_[2] 문서
_[3] 웹사이트 Joint Strike Fighter Air Vehicle C++ Coding Standards http://www.stroustru[...] 2019-07-16
_[4] 웹사이트 JPL Institutional Coding Standard for the C Programming Language https://andrewbanks.[...] 2019-07-16
_[5] 웹사이트 ISO 26262-6:2011 Road vehicles -- Functional safety -- Part 6: Product development at the software level https://www.iso.org/[...] ISO 2019-07-16
_[6] 웹사이트 ISO 26262-6:2018 Road vehicles -- Functional safety -- Part 6: Product development at the software level https://www.iso.org/[...] ISO 2019-07-16
_[7] 웹사이트 AUTOSAR 4.2 General Software Specification https://www.autosar.[...] 2019-07-16
_[8] 웹사이트 AUTOSAR 4.3 General Specification of Basic Software Modules https://www.autosar.[...] AutoSAR 2019-07-16
_[9] 문서 MISRA publications http://www.misra.org[...]
_[10] 웹사이트 Fact Sheet: MISRA C:2012 (PDF) http://www.programmi[...] programmingresearch.com 2013-06-10
_[11] 웹사이트 MISRA Compliance:2016 (PDF) http://misra.org.uk/[...] MISRA 2016-07-22
_[12] 웹사이트 MISRA Compliance:2020 (PDF) https://www.misra.or[...] MISRA 2020-04-08
_[13] 웹사이트 Achieving MISRA C:2012 Compliance http://alm.parasoft.[...] Parasoft 2017-05-29
_[14] 웹사이트 A brief history of MISRA C http://www.misra-c.c[...] MISRA 2014-06-30
_[15] 웹사이트 MISRA C:2012 release date announced http://www.misra.org[...] MISRA 2013-06-10
_[16] 웹사이트 MISRA C:2012 - Amendment 1 (PDF) https://misra.org.uk[...] MISRA 2019-10-31
_[17] 웹사이트 MISRA C:2012 - Amendment 2 (PDF) https://misra.org.uk[...] MISRA 2021-01-06
_[18] 웹사이트 MISRA C:2012 - Addendum 1: Rule Mapping (PDF) https://www.misra.or[...]
_[19] 웹사이트 MISRA C:2012 - Addendum 2: Coverage of MISRA C:2012 against ISO/IEC TS 17961:2013 "C Secure" (PDF) https://www.misra.or[...]
_[20] 웹사이트 MISRA C:2012 - Addendum 3: Coverage of MISRA C:2012 against CERT C (PDF) https://www.misra.or[...]
_[21] 웹사이트 MISRA https://misra.org.uk[...]
_[22] 문서 MISRA GitLab repository https://gitlab.com/M[...]
_[23] 문서 'MISRA C FAQ list.' http://www.misra-c.c[...] MISRA Consortium
_[24] 웹사이트 Helix QAC for C and C++ | Perforce https://www.perforce[...]
_[25] 웹사이트 Clearlake Capital-Backed Perforce Software to Acquire Rogue Wave Software | Perforce https://www.perforce[...]
_[26] 웹사이트 Klocwork for C, C++, C#, Java, and JavaScript | Perforce https://www.perforce[...]
_[27] 웹사이트 C/C++ Built-in Test Configurations https://docs.parasof[...] Parasoft 2023-03-09
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_[32] 서적 The C Puzzle Book Addison-Wesley Professional 1998-10-15
_[33] 서적 Cパズルブック カットシステム 2000-12-01
_[34] 서적 C Traps and Pitfalls Addison-Wesley Professional 1989-01-01
_[35] 서적 Cプログラミングの落とし穴 新紀元社 2004-01-01
_[36] 웹사이트 もう一度基礎からC言語 第19回 いろいろな演算子～ビット演算子 Cは高級アセンブラ? https://www.grapecit[...]
_[37] 웹사이트 第1回　Chapter 1 C言語の概要（1）：Cプログラミング入門｜gihyo.jp … 技術評論社 https://gihyo.jp/dev[...]
_[38] 웹사이트 Portable drivers - Windows drivers | Microsoft Learn https://learn.micros[...]
_[39] 서적 Safer C: Developing Software for High-Integrity and Safety-Critical Systems (The Mcgraw-Hill International Series in Software Engineering) Mcgraw-Hill 1995
_[40] 웹사이트 INDEX → Introduction https://web.archive.[...] 2006-10-18
_[41] 게시판 MISRA Bulletin Board - Index page http://www.misra.org[...]
_[42] 웹사이트 ISO/IEC JTC1/SC22/WG14 - C: Approved standards http://www.open-std.[...]
_[43] 웹사이트 INDEX → Buy MISRA C https://web.archive.[...] 2006-10-18
_[44] 웹사이트 SESSAME Working Group 3 http://www.sessame.j[...]
_[45] 웹사이트 INDEX → FAQ https://web.archive.[...] 2006-10-18
_[46] 게시판 MISRA Bulletin Board - Index page http://www.misra.org[...]
_[47] 웹사이트 SEI CERT C Coding Standard - SEI CERT C Coding Standard - Confluence https://wiki.sei.cmu[...]
_[48] 웹사이트 SEI CERT C++ Coding Standard - SEI CERT C++ Coding Standard - Confluence https://wiki.sei.cmu[...]
_[49] PDF C Secure Coding Rules http://www.open-std.[...]
_[50] 웹사이트 http://www.programmi[...]
_[51] 웹인용 보관된 사본 http://www.misra-c.c[...] 2012-02-07
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_[53] 웹인용 보관된 사본 http://www.misra.org[...] 2012-02-07