Ausführungspfad

Ausführungspfad bezeichnet in der Softwaretechnik die Folge konkreter Anweisungen, die von einem Programm während der Ausführung einer bestimmten Eingabe verarbeitet werden. Er ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Kontrollstrukturen wie Verzweigungen, Schleifen und Funktionsaufrufen und ist eine dynamische Größe: Je nach Eingaben kann derselbe Code verschiedene Pfade durchlaufen.

In der Praxis lässt sich ein Ausführungspfad graphisch als Weg durch einen Kontrollflussgraphen darstellen. Dabei repräsentieren Knoten Programmzustände und Kanten die Ausführung von Entscheidungen oder Anweisungen. Die Gesamtheit aller möglichen Pfade wird als Pfadraum bezeichnet; nicht alle Pfade sind stets erreichbar oder sinnvoll, insbesondere bei Schleifen kann die Anzahl der möglichen Pfade stark wachsen (Pfadausdehnung).

Anwendungen und Bedeutung ergeben sich vor allem in der Softwareprüfung, -verifikation und -optimierung. Pfadbasierte Tests zielen darauf ab, verschiedene Ausführungspfade abzudecken, um Fehler in unterschiedlichen Verzweigungen oder Schleifen zu entdecken. Typische Metriken sind Pfadabdeckung, Zweigabdeckung oder Anweisungsabdeckung. In sicherheitskritischer Software wird die Pfadexekution auch im Rahmen der Verifikation und der Worst-Case-Exekutionszeiten (WCET) berücksichtigt, um Worst-Case-Szenarien zu identifizieren.

Analyse- und Erfassungsmethoden umfassen dynamische Instrumentierung (Logging, Tracing) zur Erfassung tatsächlicher Pfade, statische Pfadmodellierung, sowie formale Techniken wie symbolische Ausführung, die systematisch mögliche Pfade unter Bedingungen untersuchen. Herausforderungen sind die Pfadexplosion durch Schleifen und rekursive Strukturen sowie die Abhängigkeit von Eingaben und Laufzeitumgebung.