软件源代码中的代码克隆现象及其检测方法

如果软件源程序中的一个代码段和同一程序中的另一个代码段在结构或语义上类似,这些代码段就成了代码克隆.概述代码克隆存在的各种形式,分析代码克隆产生的原因,并在概括了代码克隆检测的一般过程以后进一步阐述两类代码克隆检测方法:基于语义抽象树的检测方法和基于Token序列的检测方法.     

克隆代码映射的方法与应用

克隆代码是指重复或类似的代码片段,这些重复代码来自于“复制粘贴修改”的编程方式,此类代码会严重影响软件的可维护性。研究者们从各种角度来探索克隆代码的存在、发展和变化规律,对克隆代码进行追踪并发现在其演化过程中表现的特征和模式,从而更好地研究和管理,而克隆映射是整个研究过程的核心步骤。介绍了克隆相关概念及术语,详细阐述了不同类型的映射方法并总结方法的优缺点,说明了克隆映射在克隆演化分析和克隆质量评估方面的应用,对克隆映射的发展趋势进行了总结和展望。     

基于后缀数组的克隆检测

程序员对源代码的拷贝、粘贴及修改活动会导致软件中出现大量克隆代码,增加软件开发和维护的成本。为解决该问题,提出一种新的克隆检测方法。利用基于后缀数组的算法查找重复的 Token 子串,进而检测出克隆代码,开发相应的克隆检测工具SaCD,用其检测29款C语言开源软件。实验结果表明,SaCD能快速有效地检测软件中的Type-1和Type-2语句克隆,其检测速度比传统的克隆检测工具CCFinderx快了近20倍。     

代码克隆检测研究进展

代码克隆（code clone）,是指存在于代码库中两个及以上相同或者相似的源代码片段.代码克隆相关问题是软件工程领域研究的重要课题.代码克隆是软件开发中的常见现象,它能够提高效率,产生一定的正面效益.但是研究表明,代码克隆也会对软件系统的开发、维护产生负面的影响,包括降低软件稳定性,造成代码库冗余和软件缺陷传播等.代码克隆检测技术旨在寻找检测代码克隆的自动化方法,从而用较低成本减少代码克隆的负面效应.研究者们在代码克隆检测方面获得了一系列的检测技术成果,根据这些技术利用源代码信息的程度不同,可以将它们分为基于文本、词汇、语法、语义4个层次.现有的检测技术针对文本相似的克隆取得了有效的检测结果,但同时也面临着更高抽象层次克隆的挑战,亟待更先进的理论、技术来解决.着重从源代码表征方式角度入手,对近年来代码克隆检测研究进展进行了梳理和总结.主要内容包括：（1）根据源代码表征方式阐述并归类了现有的克隆检测方法;（2）总结了模型评估中使用的实验验证方法与性能评估指标;（3）从科学性、实用性和技术难点这3个方面归纳总结了代码克隆研究的关键问题,围绕数据标注、表征方法、模型构建和工程实践4个方面,阐述了问题的可能解决思路和研究的未来发展趋势.     

克隆代码检测方法综述

介绍了克隆代码检测的研究意义与发展历程,给出了本领域相关的概念框架,阐述了几种成熟的克隆代码检测方法,并总结了各种检测方法的优缺点,同时探讨了关于克隆代码检测方法的相关研究,总结了研究过程中存在的问题,并展望了本领域的发展趋势.     

克隆代码检测技术综述

克隆代码通常是指软件系统中存在的相同或相似的代码片段,会严重影响软件的可维护性.克隆代码检测技术致力于自动发现软件系统中的克隆现象并协助开发者消除它们.本文介绍了克隆代码自动检测的研究意义与发展历程,阐述了本领域相关的概念模型,分析了已有的自动检测克隆代码的不同思路并归纳总结了几大技术流派各自的优缺点,同时探讨了基于克隆检测技术的软件重构与再工程、软件维护改进、方面挖掘等相关研究,最后总结和展望了本领域研究的发展趋势.     

基于版本间克隆映射的演化模式识别及谱系构建

针对当前克隆谱系的构建方法较为复杂、演化模式亟需扩充等问题,提出了新的克隆代码演化模式,并根据软件版本间的克隆代码映射关系自动构建了克隆谱系。首先,针对软件每一版本进行克隆检测并利用潜在狄利克雷分配（LDA）抽取克隆代码的主题信息;然后,根据克隆代码主题的相似度确定版本间克隆代码的映射关系;进而,根据已有的映射关系为克隆代码添加演化模式并分析演化特征;最终,结合映射信息与演化模式信息完成克隆谱系的构建。针对4款开源软件进行了克隆谱系的构建实验,实验结果表明所提克隆谱系构建方法可行,证实了新提出的演化模式在克隆代码演化过程中确实存在。实验发现约90%的克隆代码在软件演化过程中比较稳定,约67%的克隆群经历的发布版本数不超过发布版本总数的一半。实验结论及理论分析将为克隆代码的后续研究及克隆代码的维护与管理提供有力支持。     

克隆代码分析方法研究

针对已有克隆代码检测工具只输出克隆组形式的检测结果,而无法分析克隆代码对软件质量的影响问题,提出危害软件质量的关键克隆代码的识别方法。首先,定义了克隆代码的统一表示形式,使之可以分析各种克隆检测工具的检测结果;接下来,解析源程序和克隆检测结果,识别标识符命名不一致性潜在缺陷;然后,定义了克隆关联图,在此基础上检测跨越多个实现不同功能的文件、危害软件可维护性的克隆代码;最后,对检测结果进行可视化统计分析。本文的克隆代码分析工具被应用于分析开源代码httpd,检测出了1组标识符命名不一致的克隆代码和44组危害软件可维护性的关键克隆类,实验结果表明,本文方法可以有效辅助软件开发和维护人员分析、维护克隆代码。     

基于软件多版本演化提取克隆谱系

针对单个版本克隆检测结果不足以体现克隆特征这一问题,从软件多版本中自动提取克隆谱系,获得克隆在软件演化过程中表现出的模式和特征。首先基于克隆代码Token表示及其所在文件名称、函数名称等位置属性,准确映射软件历时演化版本间的克隆代码,进而识别克隆演化模式;然后匹配克隆类ID号,合并所有相邻版本间的映射结果及演化模式信息,得到克隆谱系。同时开发了相应的克隆谱系自动提取工具FCG对6款开源软件进行了测试,发现当前版本中克隆代码平均生命周期占所研究版本总数的70%以上,且大部分没有发生变化,说明大部分克隆能被较好地维护,但也存在少量不稳定的克隆可能导致软件缺陷,需要修改或重构。实验结果表明FCG可高效提取克隆谱系,有助于更好地理解克隆及有针对性地管理克隆。     

基于类粒度的克隆代码群稳定性实证研究

克隆代码研究与软件工程中的各类问题密切相关。现有的克隆代码稳定性研究主要集中于克隆代码与非克隆代码的比较以及不同克隆代码类型之间的比较,少有研究对克隆代码的稳定性与克隆群所分布的面向对象类进行相关分析。基于面向对象类的粒度进行了克隆群稳定性实证研究,设计了4项与克隆群稳定性相关的研究问题,围绕这些研究问题,将克隆群分为类内、类间和混合3组,并基于4种视角下的9个演化模式进行了克隆群稳定性的对比分析。首先,检测软件系统所有子版本中的克隆代码,识别并标注所有克隆代码片段所属的类信息;其次,基于克隆片段映射方法完成相邻版本间克隆群的演化映射和演化模式的识别与标注,并将映射和标注结果合并为克隆代码演化谱系;然后,在不同视角下,针对3组克隆群进行稳定性计算;最后,根据实验结果对比分析了3组克隆群的稳定性差异。在7款面向对象开源软件系统总共近7700个版本上进行的克隆群稳定性实验结果表明:约60%的类内克隆群的生命周期率达到50%及以上,类间克隆和混合克隆群的生命周期率达到50%及以上的占比均约为35%;类内克隆群发生变化的次数最少,类间克隆群发生合并、分枝和延迟修复演化模式的次数相对略多,混合克隆群发生片段减少、内容一致变化和不一致变化的次数最多。总体而言,类内克隆群的稳定性表现最佳,混合克隆群在演化中可能需要重点跟踪或优先重构。克隆代码稳定性分析方法及实验结论将为克隆代码的跟踪、维护以及重构等克隆管理相关软件活动提供有力的参考和支持。