宇宙空间中存在的高能粒子所导致的单粒子效应,严重影响航天应用软件的可靠性。为了解决这个问题,国内外相继对容错技术展开了研究。容错技术也称为加固技术,按实现方式分为硬件加固和软件加固。但硬件加固受到功耗、成本等因素的制约,无法大规模的应用。与硬件加固相比,软件加固技术具有开发成本低、灵活度高等优势,因而受到了广泛的关注。但目前对软加固技术的研究主要集中于指令级的错误检测,对源代码级的研究相对较少。相对于指令级容错,源代码级容错具有诸多优势,如独立于具体应用平台和编译器、易于实现容错策略、易于移植和修改等等。本文在分析现有的软加固技术上,针对C/C++代码级软加固关键技术进行研究,主要工作如下。1.提出了一种基于类成员复算的数据流加固方法。在源代码加固中,复算范围越大,加固的难度越大,加固的正确性和有效性就越难保证。在面向对象的程序设计中,大量的变量和对变量的操作被封装在类的范围内,为控制复算范围提供了良好的基础。本文将变量的复算范围控制在类内部,并利用面向对象程序设计的一些特性使加固代码和未加固的原始代码能够共存并正常交互。同时,还利用编码技术使之具有一定的错误恢复能力。2.基于AOP技术,提出了针对虚函数指针和函数返回地址的加固方法,以及基于AOP实现的双标签函数间控制流错误检测方法。其中,虚函数指针的保护,利用AOP进行了函数关键性分析,有选择地针对运行时间较长的函数进行保护;函数返回地址保护,利用AOP技术与编码校验(EDM)或三模冗余(ERM)技术相结合,实现了对函数返回地址的检测或恢复;双标签的函数间控制流错误检测,为每个函数分配两个特定的函数标签,并通过在函数调用和函数执行位置插入的标签入栈、出栈、检测等语句,对函数间的控制流错误进行检测。3.设计了粒子辐照实验方案和故障注入实验方案,对本文提出的加固方法进行了实验验证。粒子辐照实验利用粒子加速器产生的高能粒子,预测加固前后软件模块在近地轨道上的失效概率;故障注入实验基于本文设计并实现的基于二进制动态插桩的故障注入工具PIN_FI,对加固前后的软件模块进行模拟故障注入,分析软件模块的容错能力。结果表明,本文提出的加固方法能够有效提高软件模块的可靠性。