CTestAgent 是一个面向 C 语言程序的多智能体协同软件测试系统。 CTestAgent 将源码分析、用例生成、编译执行、质量评审和报告生成拆分为 6 个协作智能体，并通过 Web 前端把自动化测试过程可视化呈现。
本项目是2026年华南理工大学《软件测试》课程设计性实验项目，重点展示“多智能体协作”在自动化软件测试中的工程实现。用户可以在前端上传 .c / .h 文件，启动后端多智能体测试流程，并在页面中查看覆盖率报告、缺陷列表、智能体日志和统计图表。系统既支持命令行运行，也支持 FastAPI + Vue 3 的前后端联动运行方式，便于课堂演示、实验复现和源码审阅。
✨ 六智能体职责分离：Coordinator、Analyzer、Generator、Executor、Reviewer、Reporter 分别负责调度、分析、生成、执行、评审和报告。
✨ 前端上传通用 C 文件：用户可上传 .c / .h 文件，后端自动保存到 targets/upload_* 目录并作为本次测试目标。
✨ 多策略测试用例生成：后端包含等价类、边界值、决策表、状态序列、随机错误猜测和白盒引导等策略。
✨ Reviewer 质量审查闭环：Reviewer 在执行前筛选低质量用例，在执行后聚合崩溃并生成覆盖率反馈。
✨ GCC / gcov 自动执行链路：Executor 负责编译、运行、超时控制、崩溃捕获和行 / 分支覆盖率采集。
✨ 实时可视化 Dashboard：Vue 3 前端通过 HTTP 和 WebSocket 展示智能体状态、消息流、覆盖率、缺陷和统计图表。
✨ HTML / JSON 测试报告：Reporter 汇总执行结果、缺陷信息、覆盖率和消息统计，生成可提交的测试报告。
CTestAgent 采用“前端可视化 + FastAPI 运行时 + 进程内消息总线 + 6 个智能体”的架构。前端负责上传源码、启动测试、调整参数和展示结果；后端由 server.py 接收请求并启动测试线程；6 个智能体通过 MessageBus 以发布 / 订阅方式同步协作，形成“分析 → 生成 → 审查 → 执行 → 反馈 → 报告”的闭环。
+----------------------+
| Vue Dashboard |
| upload / start / UI |
+----------+-----------+
|
HTTP / WebSocket
|
v
+------------------------------------------------------------------+
| FastAPI Runtime |
| CTestAgent/server.py |
+------------------------------------------------------------------+
|
v
+------------------------------------------------------------------+
| Message Bus |
| publish / subscribe / message log |
+----------+-----------+-----------+-----------+-----------+-------+
| | | | |
v v v v v
+-------------+ +---------+ +-----------+ +----------+ +----------+
| Coordinator | |Analyzer | | Generator | | Executor | | Reviewer |
+------+------+ +----+----+ +-----+-----+ +----+-----+ +----+-----+
| | | | |
+-------------+------------+------------+------------+
|
v
+----------+
| Reporter |
+----------+
| 智能体 | 作用 |
|---|---|
| Coordinator | 全局调度者，负责阶段切换、轮次推进、终止判断和最终收尾。 |
| Analyzer | 源码分析者，提取函数、统计源码行数、标注风险函数和静态风险点。 |
| Generator | 测试生成者，按策略权重生成测试用例，并吸收 Reviewer 反馈。 |
| Executor | 执行者，编译目标 C 程序、运行测试输入、捕获异常并收集覆盖率。 |
| Reviewer | 评审者，预筛选测试用例、聚合崩溃、分析覆盖率缺口并反馈策略建议。 |
| Reporter | 报告者，生成 HTML / JSON 报告，汇总覆盖率、缺陷和智能体交互统计。 |
| 类型 | 技术 / 文件 | 说明 |
|---|---|---|
| 主要语言 | Python 3.10+ | 6 个智能体、消息总线、运行时控制均由 Python 实现。 |
| Web 服务 | FastAPI | CTestAgent/server.py 提供上传、启动、状态、报告和 WebSocket 接口。 |
| 实时通信 | WebSocket | /ws/events 将消息总线事件广播到前端。 |
| 配置解析 | PyYAML | CTestAgent/config.yaml 统一配置项目路径、Agent 参数和输出目录。 |
| C 编译执行 | GCC / MinGW GCC | Executor 使用 gcc 编译目标程序和测试 harness。 |
| 覆盖率 | gcov | Executor 解析 .gcov 文件，统计行覆盖率和分支覆盖率。 |
| 异常检测 | 返回码 / 信号 / ASan | Linux / macOS 可启用 ASan；Windows 下代码默认关闭 ASan 以提高稳定性。 |
| 可选模型增强 | urllib.request + OpenAI / Anthropic 兼容接口 | core/agent_api.py 提供可选的 Agent API Advisor，不依赖第三方 SDK。 |
| 类型 | 技术 / 依赖 | 说明 |
|---|---|---|
| 框架 | Vue 3 | 使用 Composition API 构建单页 Dashboard。 |
| 构建工具 | Vite | 前端开发、构建和预览工具。 |
| UI 组件 | Element Plus | 上传、按钮、通知、表单等基础交互组件。 |
| 图表 | ECharts / vue-echarts | 覆盖率、统计图表和测试结果可视化。 |
| HTTP 请求 | axios | 调用后端 /api/* 接口。 |
| 动效 | animate.css | 辅助前端状态变化和演示效果。 |
| 工具 | 推荐版本 | 用途 |
|---|---|---|
| Python | 3.10+ | 运行后端智能体和 FastAPI 服务。 |
| Node.js | 18+ | 运行 Vue 3 前端开发服务。 |
| GCC | 9+ | 编译被测 C 程序并生成覆盖率数据。 |
| Git | 任意现代版本 | 克隆项目和查看版本历史。 |
Windows 环境建议安装 MSYS2 / MinGW，并确保 gcc 可在命令行中访问。项目代码会尝试自动识别 C:\msys64\mingw64\bin\gcc.exe。
从当前 Python 代码的第三方 import 和运行命令汇总，后端主要依赖如下：
| 依赖 | 用途 |
|---|---|
fastapi |
后端 HTTP / WebSocket API。 |
uvicorn[standard] |
启动 FastAPI 服务。 |
PyYAML |
读取 config.yaml 和 agent_api_keys.yaml。 |
python-multipart |
支持 FastAPI 上传 .c / .h 文件。 |
项目根目录已提供 requirements.txt，可直接安装。标准库依赖包括 asyncio、threading、subprocess、pathlib、dataclasses、urllib 等，无需额外安装。
前端依赖来自 ctestagent-ui/package.json：
| 依赖 | 版本 |
|---|---|
@element-plus/icons-vue |
^2.3.2 |
animate.css |
^4.1.1 |
axios |
^1.15.0 |
echarts |
^6.0.0 |
element-plus |
^2.13.7 |
vue |
^3.5.32 |
vue-echarts |
^8.0.1 |
@vitejs/plugin-vue |
^6.0.5 |
vite |
^8.0.4 |
git clone <your-repository-url> CTestAgent
cd CTestAgent其中 <your-repository-url> 请替换为实际 Git 仓库地址。
建议先创建虚拟环境：
python -m venv .venvWindows PowerShell：
.\.venv\Scripts\Activate.ps1macOS / Linux：
source .venv/bin/activate安装 Python 依赖：
pip install -r requirements.txt如果需要确认后端核心模块是否可导入：
cd CTestAgent
python test_import.pycd ctestagent-ui
npm install启动后端服务：
cd CTestAgent
python -m uvicorn server:app --reload --host 0.0.0.0 --port 8000启动前端开发服务：
cd ctestagent-ui
npm run dev默认访问地址：
http://localhost:5173后端状态接口：
http://localhost:8000/api/statusWindows 用户也可以在项目根目录使用一键启动脚本：
.\start_all.bat或：
powershell -ExecutionPolicy Bypass -File .\start_all.ps1打开前端页面后，在源码上传区域选择或拖拽 .c / .h 文件。前端会调用 /api/upload，后端将文件保存到 CTestAgent/targets/upload_时间戳/ 目录，并把该目录作为本次测试的 sourceDir。
点击页面顶部的“启动”按钮。前端会调用 /api/start，后端创建测试线程，加载配置，初始化消息总线和 6 个智能体，然后由 Coordinator 推动测试流程。
测试完成后，底部报告区域会展示：
- 覆盖率报告：行覆盖率、分支覆盖率、已覆盖行数和趋势数据。
- 缺陷列表：动态崩溃和静态风险点，包含位置、风险等级、触发输入或证据。
- 智能体日志：消息总线事件、发送者、接收者和主题统计。
- 统计图表：执行用例、通过用例、确认缺陷、误报和交互统计。
后端报告文件会写入：
CTestAgent/output/reports/run_时间戳/report_时间戳.html
CTestAgent/output/reports/run_时间戳/report_时间戳.json- 策略权重：随机、边界、语法、覆盖引导权重，后端会映射到具体生成策略。
- 执行参数：批量大小、单用例超时、最大轮次、最大时间等。
- Reviewer 配置：通过阈值、复核次数、多样性 / 覆盖率 / 有效性权重。
- 阶段切换：探索阶段到深度挖掘阶段的覆盖率阈值。
以下目录树基于当前 master 分支读取生成，部分缓存和构建产物只保留目录名，不展开内部海量文件。
.
├── README.md # 项目总说明，老师和 GitHub 访问者优先阅读
├── requirements.txt # 后端 Python 依赖
├── start_all.bat # Windows 一键启动脚本
├── start_all.ps1 # PowerShell 一键启动脚本
├── 设计文档_多智能体协同软件测试系统.md # 旧版设计文档，后续新版设计文档的基础材料
├── vuln_calc.c.gcov # 实验过程中的 gcov 产物
├── .vscode/ # 编辑器配置，普通用户一般无需查看
├── output/ # 根目录实验对照数据
│ └── final_comparison/
│ ├── master_baseline.log # 单体探索基线日志
│ └── plan_a_with_feedback.log # Plan A 多智能体协作日志
├── CTestAgent/ # 后端主项目
│ ├── config.yaml # 默认测试目标和 Agent 参数配置
│ ├── main.py # 命令行运行入口
│ ├── server.py # FastAPI + WebSocket 前后端联动入口
│ ├── quick_test.py # GCC / harness 快速自测脚本
│ ├── test_import.py # 后端模块导入自测脚本
│ ├── agent_api_keys.yaml # 可选 API Advisor key 配置
│ ├── agents/ # 6 个智能体和生成策略
│ │ ├── analyzer.py # Analyzer：源码分析与风险识别
│ │ ├── coordinator.py # Coordinator：全局调度与阶段管理
│ │ ├── generator.py # Generator：测试用例生成
│ │ ├── executor.py # Executor：编译执行与覆盖率采集
│ │ ├── reviewer.py # Reviewer：质量审查与反馈
│ │ ├── reporter.py # Reporter：HTML / JSON 报告生成
│ │ ├── strategies/ # 等价类、边界值、决策表等生成策略
│ │ └── executor_modules/ # 执行器拆分模块，占位 / 辅助结构
│ ├── core/ # 核心基础设施
│ │ ├── message_bus.py # 发布 / 订阅消息总线
│ │ ├── message_types.py # Agent 间传输的数据结构
│ │ ├── global_state.py # 全局轮次、覆盖率和终止状态
│ │ ├── base_agent.py # Agent 基类
│ │ └── agent_api.py # 可选模型 API 增强封装
│ ├── targets/ # 示例和上传后的被测 C 项目
│ │ ├── cjson/ # cJSON 示例目标
│ │ ├── tinyexpr/ # tinyexpr 示例目标
│ │ ├── fuzzgoat/ # fuzzgoat 漏洞样例
│ │ ├── calculator/ # 简易计算器样例
│ │ ├── sort/ # 排序样例
│ │ ├── Damn Vulnerable C Program/ # 当前默认配置目标
│ │ └── upload_*/ # 前端上传文件自动生成的测试目标目录
│ ├── seeds/ # 初始测试种子
│ ├── tests/ # 后端单元测试 / 回归测试
│ └── output/ # 后端运行输出，普通用户只需看 reports
│ ├── agent_logs/ # 智能体运行日志
│ ├── crashes/ # 崩溃触发输入
│ ├── executor_work/ # 编译临时目录和 gcov 文件
│ └── reports/ # HTML / JSON 测试报告
└── ctestagent-ui/ # Vue 3 前端项目，演示和交互入口
├── package.json # 前端依赖和 npm 脚本
├── vite.config.js # Vite 配置
├── index.html # 前端 HTML 入口
├── dist/ # 前端构建产物，可由后端静态托管
├── public/ # favicon 和图标资源
└── src/
├── App.vue # 前端主布局
├── api/ # HTTP / WebSocket / 运行时控制
├── components/ # 上传、主视图、报告、图表、参数面板
├── stores/ # 前端响应式全局状态
└── style.css # 全局样式
| 目录 | 作用 | 关键文件 | 老师是否需要重点查看 |
|---|---|---|---|
CTestAgent/agents/ |
6 个智能体的核心业务代码。 | coordinator.py、reviewer.py、executor.py |
是，体现多智能体设计。 |
CTestAgent/core/ |
消息总线、数据结构、全局状态和 Agent 基类。 | message_bus.py、message_types.py |
是，体现协作协议。 |
CTestAgent/targets/ |
示例目标和用户上传后的 C 项目。 | upload_*、fuzzgoat/、tinyexpr/ |
按需查看。 |
CTestAgent/output/ |
后端运行日志、崩溃输入和报告。 | reports/、agent_logs/ |
看实验结果时查看。 |
ctestagent-ui/src/ |
Vue 前端界面和交互逻辑。 | App.vue、api/runtimeControl.js |
演示前端时查看。 |
output/final_comparison/ |
最终对照实验日志。 | master_baseline.log、plan_a_with_feedback.log |
是，支撑实验数据。 |
- 覆盖率受 harness 设计限制，复杂交互式输入、多入口程序或依赖外部环境的代码可能无法完全覆盖。
- ASan 在发现内存错误后可能中断进程，导致部分 gcov 覆盖率数据来不及写回。
- Windows 环境下 Executor 默认关闭 ASan，主要依靠返回码、信号和异常输出来判断崩溃。
- 当前消息总线是进程内同步分发，高频反馈场景下需要通过跨轮调度避免递归调用和性能抖动。
- 通用 C 测试入口依赖静态分析和启发式 harness，遇到复杂结构体、回调或多文件链接关系时仍可能需要人工调整。
本项目采用 MIT License。