组合认知复杂度的程序谱软件错误定位方法

基于程序谱的软件错误定位(spectrum-based fault localization,SBFL)技术收集测试用例结果和语句覆盖信息,用以计算每条语句的可疑度值.认知复杂度是软件复杂性度量工具,其值高的代码较易出错.为提升错误定位性能,提出一种语句级认知复杂度和SBFL相组合的方法对语句排序.当多条语句可疑度值相等时,新方法优先检查认知复杂度高的语句.测试数据集有925个错误版本,包含Java、C和C++项目.实验结果证实,加入认知复杂度后,传统的SBFL技术能减少待排查语句.     

融合语句复杂度的软件错误定位轻量级方法

在程序调试过程中,基于程序谱的软件错误定位(SBFL)技术能提供有效的帮助。为改善SBFL的性能,提出一种组合程序谱、代码行静态属性的软件错误定位排序学习方法,由线性排序支持向量机学习最优错误定位模型。代码行静态属性包括局部变量、类属性、逻辑运算符和方法调用等程序实体的个数。在使用C、C++和Java语言开发的22个实际故障项目上,采用跨工程的形式训练错误定位模型。实验结果表明,新方法比最优SBFL减少了37.1%的最坏策略EXAM和22.6%的平均策略EXAM。还比较了程序语句的3类轻量级特征：结构化类别、变量谱和静态属性。新方法的时间复杂度低,能实时地推荐可能出现故障的语句序列。     

一种基于层次切片谱的软件错误定位技术

传统的软件错误定位技术通常利用测试覆盖信息计算程序语句发生错误的可疑度进行软件错误定位,但是这种定位技术没有充分考虑程序本身固有的依赖信息,缺乏语句筛选,从而使错误定位的精度受限.提出了一种基于层次切片谱的错误定位技术,以提高面向对象程序中的错误定位效率.这种技术首先分析程序不同粒度层次元素(包、类、方法以及语句)之间的依赖信息,对可能发生错误的元素进行筛选,缩小错误查找范围;在此基础上,建立了层次切片谱模型,并定义了一种可疑度度量方法;最后根据该可疑度结果从大到小的顺序进行错误定位.通过实验验证了基于层次切片谱的错误定位技术的有效性,且比基于程序谱的Tarantula 技术、Union 技术、Intersection 技术效率更高.     

面向软件错误定位与理解的测试执行离散特征筛选

软件错误定位与错误理解是软件调试过程中的重要步骤,然而调试人员利用基于覆盖分析的软件错误定位获取的可疑度,从高到低静态分析每条程序语句的检查方式,与实际软件调试过程并不相符。为了能够筛选更有助于理解错误根源的测试执行,尤其是致使程序失效的失效执行,帮助调试人员进行动态差异化分析,针对失效执行提出基于高可疑度覆盖率、揭示错误潜力和覆盖语句可疑度离散特征的3种优先级策略,针对成功执行提出加权余弦相似度匹配策略。通过将3种失效执行优先级策略与随机选择在常用错误定位技术中进行实验对比,验证了基于覆盖语句可疑度离散特征的失效执行筛选策略能够对筛选前后的错误理解工作量变化产生更强的积极影响和更弱的消极影响,并能够在相同工作量下理解更多的错误,进而更有助于将错误定位结果应用于错误根源的理解。     

增强上下文的错误定位技术

错误定位就是寻找程序错误的位置.现有的错误定位方法大多利用测试用例的覆盖信息,以标识一组导致程序失效的可疑语句,却忽视了这些语句相互作用导致失效的上下文.因此,提出一种增强上下文的错误定位方法Context-FL,以构建上下文的方式来优化错误定位性能.Context-FL利用动态切片技术构建数据与控制相关性的错误传播上下文,显示了导致失效的语句之间传播依赖关系;然后,基于可疑值度量来区分上下文片段中不同语句的可疑度;最后,Context-FL以标记可疑值的上下文作为定位结果.实验结果表明,Context-FL优于8种典型错误定位方法.     

基于关联挖掘的软件错误定位方法

基于覆盖率的错误定位(Coverage Based Fault Localization,CBFL)方法旨在通过分析程序执行的结果预测错误信息,是一种行之有效的错误定位方法.然而,CBFL方法中代码覆盖率的独立统计忽略了程序内存在的复杂控制依赖和数据依赖,从而忽视了语句间的语义关系,影响错误定位的准确性.该文借助实例重点分析了基于代码覆盖率所得到的错误可疑度与错误代码的表现关系,指出现有CBFL方法的不足是片面地将基于覆盖率的错误可疑度直接作为错误代码判定的依据;提出程序失效规则及基于覆盖向量的覆盖信息分析模型,并在此模型基础之上,指出高可疑代码与错误代码在执行路径上的覆盖一致性,进而提出用以挖掘与高可疑代码相关联的错误代码的频繁集求解方法.以SIR基准程序为实验对象建立的受控实验结果表明,相比之前的研究,文中方法在一定程度上能够改进错误定位结果.     

基于GL2-DNN的面向语句覆盖的程序缺陷定位方法

针对现有的基于深度神经网络的缺陷定位方法中参数设定不便，结合遗传算法的全局随机搜索能力、L₂正则化防止模型过拟合与深度神经网络学习复杂非线性能力，提出一种基于GL₂-DNN模型的程序静态缺陷定位算法。通过遗传算法寻找深度神经网络最优超参数；将所得语句覆盖信息与状态值输入深度神经网络计算每条可执行语句的可疑度值；根据可疑度值由高往低排序进行缺陷定位。选用Siemens Suite数据集作为实验样本，将GL₂-DNN与五种缺陷定位算法进行实验对比，结果表明，该算法能更精确地定位缺陷，计算效率也有所提升。     

基于贝叶斯的软件错误定位方法

为提高基于程序切片和覆盖信息的传统错误定位技术的效率,提出一种基于程序动态切片和贝叶斯相结合的错误定位方法。针对程序执行轨迹计算动态切片,减少搜索空间;在切片后覆盖信息的基础上,利用贝叶斯公式计算相关语句的可疑度;根据语句可疑度降序排列语句,依次检查直到找出真正的错误语句。实验结果表明,该方法能够在一定程度上提高软件错误定位的效率与精度。     

通过增大边际权重提高基于频谱的错误定位效率

基于频谱的错误定位技术通常利用覆盖信息来求出程序中每条语句的可疑度,并将语句按照可疑度降序排序以寻找错误语句.文中对已有的基于频谱的错误定位算法进行改进,将失败测试用例的边际权重引入到可疑度计算的过程中,即针对某一特定语句,令失败测试用例的权重随着其对该语句覆盖次数的增加而增大.实验结果表明,相对于其它方法,文中提出的方法对错误定位效率有一定的促进作用,即只需检查更少的语句即可找到出错位置.     

基于基因表达式编程的错误定位方法

错误定位是软件调试中最重要且最耗时的部分,错误定位中的任何改进都可以大大降低软件成本,而其中秩函数的选择问题则尤为关键。结合基因表达式编程技术以及基于频谱的错误定位算法,找到适应程序的高效秩函数,提出了一种新的错误定位方法。从程序测试用例的覆盖信息中提取出四种类型的子集信息;通过基因表达式编程训练出适应程序的最优秩函数;利用秩函数计算出每条语句的可疑度值,并按照可疑度值由高到低的顺序逐条检查程序的可疑语句进行错误定位。通过实验,将训练出的秩函数与已经提出的秩函数（如Tarantula,Ochiai等）进行比较分析,结果表明,基于基因表达式编程的错误定位方法具有更精确的错误定位效果和更显著的定位效率。     

融合代码静态特征和频谱的软件缺陷定位技术

基于频谱的缺陷定位(spectrum-based fault localization, SBFL)通过分析测试用例的覆盖信息和执行结果信息进行快速定位,是目前最常用的缺陷定位技术。然而,该方法未能充分利用代码中隐含的语义和结构信息。若能将缺陷预测中使用到的代码结构信息和频谱信息融合使用,将有助于进一步提升缺陷定位的效果。为此,提出了一种融合代码静态特征和频谱的软件缺陷定位(fault localization combing static features and spectrums, FLFS)技术。首先,从Halstead等度量元集合中选取度量元指标并进行修改,以适用于度量代码的方法级特征;然后,根据选取的度量元指标提取程序中各个方法的静态特征并用于训练缺陷预测模型;最后,使用缺陷预测模型预测程序中各方法存在缺陷的预测可疑度,并与SBFL技术计算的频谱可疑度进行融合,以定位缺陷所在方法。为验证FLFS的有效性,将其与两种定位效果最好的SBFL技术DStar和Ochiai在Defects4J数据集上进行了对比实验。结果表明,FLFS具有更好的缺陷定位性能,对于E_inspe...     

面向众包软件开发的错误定位方法

在软件开发中,错误定位是修复软件缺陷的必要前提.为此,研究者们提出了一系列自动化的错误定位方法.这些方法利用了测试用例运行时的覆盖路径和运行结果等信息,大幅减少了定位错误代码的难度.在竞争性众包软件开发中,往往存在多个竞争性实现（解决方案）,提出一种专门面向众包软件工程的错误定位方法.主要思想是,在定位错误语句时,将其多个竞争性实现作为参考程序.针对程序中的各个语句,在参考程序中搜索参考语句,并利用参考语句计算其错误概率.给定一个错误程序和相应的测试用例,首先运行测试用例并使用广泛流行的基于频谱的错误定位方法计算其初始错误概率.然后,根据此语句与其参考语句的相似性调整错误概率.在118个真实的错误程序上进行实验,结果表明所提方法相比基于频谱的方法,定位错误的成本降低了25%以上.     

HSFal: Effective fault localization using hybrid spectrum of full slices and execution slices

Most of the existing fault localization approaches use execution coverage of test cases to isolate the suspicious codes that likely contain faults. Program slicing can extract the dependencies of program entities with respect to a specific criterion. Therefore this technique is expected to have a beneficial effect on fault localization. In this paper, we propose a novel approach using a hybrid spectrum of full slices and execution slices to improve the effectiveness of fault localization. In particular, our approach firstly computes full slices of failed test cases and execution slices of passed test cases respectively. Secondly it constructs the hybrid spectrum by intersecting full slices and execution slices. Finally it computes the suspiciousness of each statement in the hybrid slice spectrum and generates a fault location report with descending suspiciousness of each statement. We also implement our proposed approach in our prototype tool HSFal by Java programming language. To verify the effectiveness of our approach, we performed an empirical study by the prototype on several widely used open source programs. Our approach is compared with eight representative coverage-based and slice-based fault localization approaches. Final experimental results show that our proposed approach is more effective in fault localization than other compared approaches, and can reduce almost 2.98–31.79% of the average cost of examined code significantly.     

结合语句执行补集的程序错误定位

基于频谱的错误定位方法一般利用覆盖信息为每条语句度量出错的可能,即可疑度,通过逐条检查按可疑度值降序排列的语句序列来确定错误语句.针对已有的方法大多只考虑覆盖信息中语句执行信息的问题,分析了语句执行补集对错误定位的积极影响,进一步提出了在语句执行信息基础上结合语句执行补集的错误定位方法.实验结果表明,与其他方法相比,所...     

Improving spectral‐based fault localization using static analysis

Debugging is crucial for producing reliable software. One of the effective bug localization techniques is spectral‐based fault localization (SBFL). It helps to locate a buggy statement by applying an evaluation metric to program spectra and ranking program components on the basis of the score it computes. SBFL is an example of a dynamic analysis – an analysis of computer program that is performed by executing it with sufficient number of test cases. Static analysis, on the other hand, is performed in a non‐runtime environment. We introduce a weighting technique by combining these two kinds of program analysis. Static analysis is performed to categorize program statements into different classes and giving them weights based on the likelihood of being buggy statement. Statements are finally ranked on the basis of the weights computed by statements' categorization (static analysis) and scores computed by SBFL metrics (dynamic analysis). We evaluate the performance of our technique on Siemens test suite and Flex (having seeded bugs seeded by expert developers), Sed (having mixture of real and seeded bugs), and Space (having real bugs). In our evaluation, proposed weighting technique improves the performance of a wide variety of fault localization metrics up to 20% on single bug datasets and up to 42% on multi‐bug datasets. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

Metamorphic slice: An application in spectrum-based fault localization

ContextBecause of its simplicity and effectiveness, Spectrum-Based Fault Localization (SBFL) has been one of the popular approaches towards fault localization. It utilizes the execution result of failure or pass, and the corresponding coverage information (such as program slice) to estimate the risk of being faulty for each program entity (such as statement). However, all existing SBFL techniques assume the existence of a test oracle to determine the execution result of a test case. But, it is common that test oracles do not exist, and hence the applicability of SBFL has been severely restricted.ObjectiveWe aim at developing a framework that can extend the application of SBFL to the common situations where test oracles do not exist.MethodOur approach uses a new concept of metamorphic slice resulting from the integration of metamorphic testing and program slicing. In SBFL, instead of using the program slice and the result of failure or pass for an individual test case, a metamorphic slice and the result of violation or non-violation of a metamorphic relation are used. Since we need not know the execution result for an individual test case, the existence of a test oracle is no longer a requirement to apply SBFL.ResultsAn experimental study involving nine programs and three risk evaluation formulas was conducted. The results show that our proposed solution delivers a performance comparable to the performance observed by existing SBFL techniques for the situations where test oracles exist.ConclusionWith respect to the problem that SBFL is only applicable to programs with test oracles, we propose an innovative solution. Our solution is not only intuitively appealing and conceptually feasible, but also practically effective. Consequently, test oracles are no longer mandatory for SBFL, and hence the applicability of SBFL is significantly extended.     

基于路径分析和信息熵的错误定位方法

软件错误定位是一项耗时又费力的工作,因此如何提高软件错误定位的自动化程度一直以来都是软件工程领域研究的热点.现有的基于频谱的错误定位方法很少利用程序的上下文信息,而程序的上下文信息对错误定位至关重要.针对这一问题,提出了一种基于路径分析和信息熵的错误定位方法FLPI.该方法在基于频谱信息技术的基础上,通过对所有执行路径...