如何将形式化验证集成到软件开发中

形式化验证是通过自动证明过程来确保计算机程序按预期运行的技术。给定函数行为的数学规范及代码执行环境的假设（如操作系统行为与合理输入范围），该技术可验证代码是否会在符合假设的输入下违反规范。

尽管形式化验证能显著提升代码安全性和减少缺陷，但在大型商业软件开发中仍较少应用。开发人员常因工期压力无暇编写精细的函数规范，而验证团队则缺乏对商业级软件功能的深入了解。

集成方法的核心组件

验证团队与开发团队均使用代码编写语言（如C语言）进行函数规范描述。虽牺牲部分表达能力，但大幅提升采用便利性。

通过提供函数库使开发人员能够用熟悉的命令式语言编写声明式规范（例如"该函数将数组每个值加倍"而非逐步操作流程）。

允许开发者在代码块前添加前置条件（如无效输入类型），在后置位置添加后置条件（如数组内存分配是否充足）。这与开发者的常规思维模式高度契合。

使用类似单元测试的语法结构，但将具体输入序列替换为输入范围描述。此类测试代码可自动转换为自动证明器可处理的数学表达式。

形式化验证不仅能识别缺陷，还能通过精确定位违反规范的代码行提供修复方案。验证团队直接提供代码补丁是推动开发者接受该技术的最有效方式之一。

建立后端系统在代码提交仓库后立即重新运行证明器，实时反馈修订是否违反函数规范。

在某大型云服务公共库开发中，采用该方法在8个月内实现：

当前工作正扩展该方法的适用代码库范围，提升自动化验证功能覆盖面，并评估可证明代码的长期维护最佳实践。

项目前八个月验证代码行数增长趋势

同期通过形式化验证发现的缺陷数量

持续集成引擎界面显示代码检查结果