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Verbesserung der Code-”Qualit¨t” durch
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                          statische Code-Analyse

                                            Andi Albrecht
                                              ProUnix

                                             PyCon DE 2011


                                         05. Oktober 2011




QS in der Entwicklung   Statische Code-Analyse    Die Tools f¨r Python-Code
                                                             u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                              a
                                                  Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
Andi Albrecht – @andialbrecht



              Erster Python-Kontakt vor knapp 10 Jahren als Studentische
              Hilfskraft bei der DFG
              Aktuell: Anwendungsentwickler f¨r Webapplikationen bei
                                             u
              ProUnix in Bonn
              Entwicklung und Pflege mittlerer und großer Systeme
              OpenSource: Rietveld Code Review Tool, python-sqlparse,
              CrunchyFrog, hgsvn, ...




QS in der Entwicklung   Statische Code-Analyse   Die Tools f¨r Python-Code
                                                            u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                             a
                                                 Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
¨
Ubersicht

      QS in der Entwicklung

      Statische Code-Analyse
         Begriff
         Probleme, Fehler, Warnungen, Infos

      Die Tools f¨r Python-Code
                 u
          ¨
         Ubersicht
         Ausf¨hrung und Interpretation
              u
         Integration

      Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                  a


QS in der Entwicklung   Statische Code-Analyse   Die Tools f¨r Python-Code
                                                            u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                             a
                                                 Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
QS in der Entwicklung


      Qualit¨tssicherung bei ProUnix
            a
              Prozessbegleitende QS vom Konzept bis zum fertigem
              Produkt
              QS in der Entwicklung ab der ersten Zeile Code
              (oder besser noch: als erste Zeile)
              Code Reviews, UnitTests, Continous Integration (BuildBot),
              Statische Code-Analyse




QS in der Entwicklung   Statische Code-Analyse   Die Tools f¨r Python-Code
                                                            u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                             a
                                                 Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
Was ist Statische Code-Analyse?


              Statisches Testverfahren (ohne Programmausf¨hrung)
                                                         u
              Inspektion des Source-Codes
              Leicht automatisierbar, sollte auch automatisiert ausgef¨hrt
                                                                      u
              werden
                                           ¨
              Regelm¨ßige Analysen, um Anderungen zwischen zwei
                     a
              Durchg¨ngen zu erkennen
                     a
              Umfangreiche Ausgaben (“Informationsflut”)




QS in der Entwicklung   Statische Code-Analyse   Die Tools f¨r Python-Code
                                                            u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                             a
                                                 Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
Was kann gefunden werden?



              Syntaktische Fehler
              Stilfehler, Einhaltung von Coding-Standards
              Software Metriken: LOC, Komplexit¨t, ...
                                               a
              “Bad Smells”

           ! Keine Aussagen uber Korrektheit oder Zuverl¨ssigkeit
                            ¨                           a




QS in der Entwicklung   Statische Code-Analyse   Die Tools f¨r Python-Code
                                                            u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                             a
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Tools f¨r Python-Code (Auswahl)
       u


                PyLint Syntax-Checks, Bad Smells, Style-Checks, Metriken
          PyChecker Syntax-Checks, Bad Smells, Modul-Import
                    erforderlich
              pyflakes Syntax-Checks, Bad Smells
                   pep8 Style-Checks
         ”McCabe” Metriken
                 flake8 Syntax-Checks, Bad Smells, Style-Checks, Metriken




QS in der Entwicklung   Statische Code-Analyse   Die Tools f¨r Python-Code
                                                            u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                             a
                                                 Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
Beispiel: PyLint
 1    import sys
 2    def mergesort(l):
 3        # sort l using mergesort algorithm
 4        if len(l) <= 1: return l
 5        left_part = mergesort(l[:len(l)/2])
 6        right_part = mergesort(l[len(l)/2:])
 7        return merge(left_part, right-part)
 8
 9    def merge(left, right):
10        """Wrong implementation of merge step."""
11        return left + right




      C:    1,0: Missing docstring
      C:    2,0:mergesort: Missing docstring
      C:    2,14:mergesort: Invalid name "l" (should match [a-z_][a-z0-9_]{2,30}$)
      C:    4,20:mergesort: More than one statement on a single line
      E:    7,28:mergesort: Undefined variable ’right’
      E:    7,34:mergesort: Undefined variable ’part’
      W:    6,4:mergesort: Unused variable ’right_part’
      W:    1,0: Unused import sys


QS in der Entwicklung    Statische Code-Analyse       Die Tools f¨r Python-Code
                                                                 u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                                  a
                                                      Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
Beispiel: PyFlakes
 1    import sys
 2    def mergesort(l):
 3        # sort l using mergesort algorithm
 4        if len(l) <= 1: return l
 5        left_part = mergesort(l[:len(l)/2])
 6        right_part = mergesort(l[len(l)/2:])
 7        return merge(left_part, right-part)
 8
 9    def merge(left, right):
10        """Wrong implementation of merge step."""
11        return left + right




      demo1.py:1:       ’sys’ imported      but unused
      demo1.py:7:       local variable      ’right_part’ is assigned to but never used
      demo1.py:8:       undefined name      ’right’
      demo1.py:8:       undefined name      ’part’




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                                                                 u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                                  a
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Beispiel: pep8.py
 1    import sys
 2    def mergesort(l):
 3        # sort l using mergesort algorithm
 4        if len(l) <= 1: return l
 5        left_part = mergesort(l[:len(l)/2])
 6        right_part = mergesort(l[len(l)/2:])
 7        return merge(left_part, right-part)
 8
 9    def merge(left, right):
10        """Wrong implementation of merge step."""
11        return left + right




      demo1.py:2:1: E302 expected 2 blank lines, found 0
      demo1.py:4:19: E701 multiple statements on one line (colon)
      demo1.py:5:36: E225 missing whitespace around operator
      demo1.py:8:1: W293 blank line contains whitespace




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                                                                 u                    Verbesserung der Code-Qualit¨t
                                                                                                                  a
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Beispiel: McCabe
 1    import sys
 2    def mergesort(l):
 3        # sort l using mergesort algorithm
 4        if len(l) <= 1: return l
 5        left_part = mergesort(l[:len(l)/2])
 6        right_part = mergesort(l[len(l)/2:])
 7        return merge(left_part, right-part)
 8
 9    def merge(left, right):
10        """Wrong implementation of merge step."""
11        return left + right




      2:1: ’mergesort’ 2



      *Richtwert f¨r zu hohe Komplexit¨t: 7
                  u                   a




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                                                                                                                  a
                                                      Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
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Verbesserung der Code-Qualit¨t
                            a



              Unmittelbare Beseitigung von Fehlern
              Vermeiden von Bad Smells, unn¨tig hoher Komplexit¨t, ...
                                           o                   a
              Sauberer Code f¨hrt zu besserer Wartbarkeit
                             u
              Aufzeigen m¨glicher Fehlerquellen
                         o
              Schulung des Gesp¨rs f¨r problematische Stellen im Code
                               u u
              Einhaltung von Standards/Konventionen ist Team-Aufgabe




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                                                                                                             a
                                                 Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
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              Twitter @andialbrecht
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                                                                                                             a
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Verbesserung der Code-"Qualität" durch statische Code-Analyse

  • 1. Verbesserung der Code-”Qualit¨t” durch a statische Code-Analyse Andi Albrecht ProUnix PyCon DE 2011 05. Oktober 2011 QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 2. Andi Albrecht – @andialbrecht Erster Python-Kontakt vor knapp 10 Jahren als Studentische Hilfskraft bei der DFG Aktuell: Anwendungsentwickler f¨r Webapplikationen bei u ProUnix in Bonn Entwicklung und Pflege mittlerer und großer Systeme OpenSource: Rietveld Code Review Tool, python-sqlparse, CrunchyFrog, hgsvn, ... QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 3. ¨ Ubersicht QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Begriff Probleme, Fehler, Warnungen, Infos Die Tools f¨r Python-Code u ¨ Ubersicht Ausf¨hrung und Interpretation u Integration Verbesserung der Code-Qualit¨t a QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 4. QS in der Entwicklung Qualit¨tssicherung bei ProUnix a Prozessbegleitende QS vom Konzept bis zum fertigem Produkt QS in der Entwicklung ab der ersten Zeile Code (oder besser noch: als erste Zeile) Code Reviews, UnitTests, Continous Integration (BuildBot), Statische Code-Analyse QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 5. Was ist Statische Code-Analyse? Statisches Testverfahren (ohne Programmausf¨hrung) u Inspektion des Source-Codes Leicht automatisierbar, sollte auch automatisiert ausgef¨hrt u werden ¨ Regelm¨ßige Analysen, um Anderungen zwischen zwei a Durchg¨ngen zu erkennen a Umfangreiche Ausgaben (“Informationsflut”) QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 6. Was kann gefunden werden? Syntaktische Fehler Stilfehler, Einhaltung von Coding-Standards Software Metriken: LOC, Komplexit¨t, ... a “Bad Smells” ! Keine Aussagen uber Korrektheit oder Zuverl¨ssigkeit ¨ a QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 7. Tools f¨r Python-Code (Auswahl) u PyLint Syntax-Checks, Bad Smells, Style-Checks, Metriken PyChecker Syntax-Checks, Bad Smells, Modul-Import erforderlich pyflakes Syntax-Checks, Bad Smells pep8 Style-Checks ”McCabe” Metriken flake8 Syntax-Checks, Bad Smells, Style-Checks, Metriken QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 8. Beispiel: PyLint 1 import sys 2 def mergesort(l): 3 # sort l using mergesort algorithm 4 if len(l) <= 1: return l 5 left_part = mergesort(l[:len(l)/2]) 6 right_part = mergesort(l[len(l)/2:]) 7 return merge(left_part, right-part) 8 9 def merge(left, right): 10 """Wrong implementation of merge step.""" 11 return left + right C: 1,0: Missing docstring C: 2,0:mergesort: Missing docstring C: 2,14:mergesort: Invalid name "l" (should match [a-z_][a-z0-9_]{2,30}$) C: 4,20:mergesort: More than one statement on a single line E: 7,28:mergesort: Undefined variable ’right’ E: 7,34:mergesort: Undefined variable ’part’ W: 6,4:mergesort: Unused variable ’right_part’ W: 1,0: Unused import sys QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 9. Beispiel: PyFlakes 1 import sys 2 def mergesort(l): 3 # sort l using mergesort algorithm 4 if len(l) <= 1: return l 5 left_part = mergesort(l[:len(l)/2]) 6 right_part = mergesort(l[len(l)/2:]) 7 return merge(left_part, right-part) 8 9 def merge(left, right): 10 """Wrong implementation of merge step.""" 11 return left + right demo1.py:1: ’sys’ imported but unused demo1.py:7: local variable ’right_part’ is assigned to but never used demo1.py:8: undefined name ’right’ demo1.py:8: undefined name ’part’ QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 10. Beispiel: pep8.py 1 import sys 2 def mergesort(l): 3 # sort l using mergesort algorithm 4 if len(l) <= 1: return l 5 left_part = mergesort(l[:len(l)/2]) 6 right_part = mergesort(l[len(l)/2:]) 7 return merge(left_part, right-part) 8 9 def merge(left, right): 10 """Wrong implementation of merge step.""" 11 return left + right demo1.py:2:1: E302 expected 2 blank lines, found 0 demo1.py:4:19: E701 multiple statements on one line (colon) demo1.py:5:36: E225 missing whitespace around operator demo1.py:8:1: W293 blank line contains whitespace QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 11. Beispiel: McCabe 1 import sys 2 def mergesort(l): 3 # sort l using mergesort algorithm 4 if len(l) <= 1: return l 5 left_part = mergesort(l[:len(l)/2]) 6 right_part = mergesort(l[len(l)/2:]) 7 return merge(left_part, right-part) 8 9 def merge(left, right): 10 """Wrong implementation of merge step.""" 11 return left + right 2:1: ’mergesort’ 2 *Richtwert f¨r zu hohe Komplexit¨t: 7 u a QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 12. Den richtigen Zeitpunkt finden QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 13. Verbesserung der Code-Qualit¨t a Unmittelbare Beseitigung von Fehlern Vermeiden von Bad Smells, unn¨tig hoher Komplexit¨t, ... o a Sauberer Code f¨hrt zu besserer Wartbarkeit u Aufzeigen m¨glicher Fehlerquellen o Schulung des Gesp¨rs f¨r problematische Stellen im Code u u Einhaltung von Standards/Konventionen ist Team-Aufgabe QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011
  • 14. Danke! E-Mail albrecht@prounix.de Twitter @andialbrecht Homepage http://andialbrecht.de http://www.prounix.de/unternehmen/jobs/python/ QS in der Entwicklung Statische Code-Analyse Die Tools f¨r Python-Code u Verbesserung der Code-Qualit¨t a Statische Code-Analyse / Andi Albrecht ProUnix / PyCon DE 2011