基于程序行为特征比较的谓词切换排序

谓词切换（Predicate Switching）通过动态改变程序中的谓词判断语句状态观察程序运行结果的变化,分析可能与错误相关的关键谓词判断语句,从而实现辅助错误定位．谓词判断语句排序算法决定了谓词切换定位关键谓词判断语句的效率．已有的排序算法如LEFS算法定位效率较低;PRIOR算法虽然提高了定位效率,但必须首先做程序动态切片找寻与错误相关的谓词判断语句集合,而后建立程序依赖图以定义谓词判断语句的优先级,这个过程需要花费大量的时间,且算法复杂度较高．在这两种算法基础上提出一种新的改进排序算法,首先通过对比成功和失败的测试用例在运行中所展现出来不同程序行为特征,以此定义谓词判断语句的优先级,然后对不同优先级别的谓词根据执行先后顺序进行反向排序．基于基准测试集SiemensSuite的程序进行了实验,结果表明本文的排序算法与LEFS算法相比定位效率更高,与PRIOR算法相比减少定义谓词优先级的耗费,且算法更易于实现．     

基于谓词动态切片技术的AOP测试用例生成方法研究

面向方面程序设计是面向对象程序设计技术的补充和完善,高效的面向方面程序测试方法是面向方面程序的质量保证.提出一个基于谓词动态切片技术的测试方法.首先,构造完整的AOP语句控制流图,它包含AOP的方面、切入点、连接点、建议等因素.然后,根据完整的AOP语句控制流图生成所有路径,针对每条路径,构造其分支函数,计算得到相应的测试数据,若路径不可执行,则不再计算其测试数据.在这个过程中,通过构建简化动态依赖图来生成谓词动态切片,再用谓词动态切片来帮助调整测试数据.最后,将各路径的实际输出数据与期望输出数据相比较,即可判断该程序是否有错误.经实例分析和实验验证,此方法可以系统地测试一个完整的面向方面程序,提高了测试数据的生成效率,并产生有效的测试用例.     

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.     

基于值替代的错误定位方法

值替代方法通过查找能够影响失败运行错误输出的语句,并确定这类语句的IVMP(兴趣值映射对)。IVMP是由语句中原错误运行中的值映射集合和能产生正确输出的可替代值映射集合组成。这种方法应用于错误定位分析,对确定错误语句本身和与错误语句直接相关的语句非常有效。提出了一种同时考虑控制依赖和数据依赖的值替代算法,并加入了语句错误可能性分析,能全面分析程序中的错误。     

基于条件执行切片谱的多错误定位

基于程序谱的错误定位技术由于其较高的定位效率已成为当前软件调试领域研究热点之一.这种技术通常根据测试覆盖信息计算程序语句发生错误的可疑度来进行错误定位.然而,这种技术会随着程序中错误数目的增多效率不断下降.鉴于此,提出了一种基于条件执行切片谱的多错误定位技术(conditioned execution slicing spectrum-based multiple fault localization,CESS-MFL),以提高多错误定位的效率.CESS-MFL技术首先根据输入变量的谓词条件构建错误相关条件执行切片的谱矩阵,然后依次计算错误相关条件执行切片中的元素(语句或语句块)的可疑度,并生成可疑度报告.实验验证了CESS-MFL技术比当前流行的基于程序谱的Tarantula技术、基于程序切片的Intersection技术、Union技术有更高的多错误定位效率,并且可在有效的时间和空间复杂度内完成.     

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。     

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.     

基于条件分类可执行切片谱的软件缺陷定位

基于条件执行切片谱的多错误定位（Multiple Fault Localization based on Conditioned Execution Slicing Spectrum，CESS-MFL）考虑了程序的依赖性，可以一定程度降低程序随着缺陷数的增多而效率降低的问题，但该技术仍受与缺陷无关语句的影响比较大。因此，提出了一种基于条件分类可执行切片的软件缺陷定位方法（Conditioned Classification Execution Slicing Spectrum-based Software Fault Localization，CCESS-SFL），该技术对CESS-MFL技术中的谓词条件进行了改进并分类。根据谓词条件与缺陷相关执行切片确定条件特征集，根据条件特征集进行分类得到条件分类执行切片谱，计算元素的可疑度，最后生成可疑度报告。CCESS-SFL技术在西门子7个套件中得到了有效的验证，它优于当前流行的Tarantula、Jaccard、Ochiai以及CESS-MFL技术，可以进一步降低与缺陷无关语句的影响。     

快速自动程序流分析方法研究

介绍一种自动程序流信息分析方法,使用静态单赋值简化程序切片中的数据依赖关系,利用简单快速程序切片算法删除对循环控制无影响的语句和控制谓词,利用抽象解释自动精确获得程序流信息。实验结果表明,在不失精度的情况下,该方法的分析速度较普通方法快了近25%,且未假定任何程序格式,适用于任何程序格式的流分析过程。     

基于概率推演的动态程序切片优先度计算方法

为了提高程序调试的效率,本文提出一种基于概率推演自动计算动态程序切片中每条语句的正确概率并赋予优先度的方法。首先从程序运行过程抽取其相应的动态依赖关系图;然后根据依赖关系转化成贝叶斯网络;最后在该网络上运行概率推演并统计,得到程序静态语句的正确概率。使用具有优先度的动态程序切片结果可进一步提高调试人员定位缺陷和分析故障的效率。实验表明本方法平均可将实际错误排名在切片结果的前20.2%。     

Granularity-Driven Dynamic Predicate Slicing Algorithms for Message Passing Systems

Program Slicing is a well-known decomposition technique that transforms a large program into a smaller one that contains only statements relevant to the computation of a selected function. In this paper, we present two novel predicate-based dynamic slicing algorithms for message passing programs. Unlike more traditional slicing criteria that focus only on parts of the program that influence a variable of interest at a specific position in the program, a predicate focuses on those parts of the program that influence the predicate. The dynamic predicate slices capture some global requirements or suspected error properties of a distributed program and computes all statements that are relevant. The presented algorithms differ from each other in their computational approaches (forward versus backward) and in the granularity of information they provide. A proof of correctness of these algorithms is provided. Through the introduction of dominant states and dominant events, critical statement executions are identified that change the value of the global predicate. Under this formulation, optimizing dynamic predicate slicing becomes a meaningful goal as well. Finally, we present how predicate slices can be applied to support comprehension tasks for analyzing and maintaining distributed programs.     

一种基于逆向程序流的程序切片算法*

传统的程序切片方法一般基于程序依赖图(PDG)和系统依赖图(SDG)的可达性算法,但是在建立PDG和SDG的过程中会计算一些与切片无关的数据依赖,造成时空资源的浪费及切片效率的降低。提出了一种基于程序逆向流的切片算法,它事先建立逆向程序流,再从切片点开始沿逆向程序流扫描程序以获得程序切片,只计算与切片相关的数据依赖,从而提高了切片计算的时空效率。通过实验发现该算法具有一定的可行性和实用性。本算法适用于包括Fortran、C等编程语言在内的命令式程序的切片生成。     

一种基于谓词分层覆盖矩阵的缺陷定位方法

基于程序频谱的动态缺陷定位(spectrum based dynamic fault localization,简称SFL)可分为基于可执行语句覆盖的方法和基于谓词覆盖的方法。通过分析以上两类方法可以发现：(1) 基于可执行语句覆盖的方法未考虑谓词错误和执行结果之间的关联。(2)基于谓词覆盖的方法只针对谓词进行插桩,最后只计算谓词的可疑度并对谓词进行排序。如果缺陷是非谓词,此类方法无法准确定位缺陷位置。(3) 忽略了基本块之间的关联和层次特性,将各个基本块看成相互独立的个体。为解决上述问题,首先,本文将谓词错误与执行结果之间的关联性这一有用信息加入到算法的设计中;其次,加入谓词分层覆盖与分析的思想,对覆盖矩阵中的基本块进行细分和分层;最后,将二者结合,提出一种基于谓词分层覆盖矩阵的缺陷定位方法,提出了谓词分层覆盖算法Phcm。本文将西门子程序集作为目标程序,通过与其他三种缺陷定位方法进行对比实验,验证了该方法在提高缺陷定位的精准度和减小代码检查率上的有效性。     

Locating faulty code by multiple points slicing

Dynamic slicing has long been considered as a useful tool for debugging programs as it effectively identifies a reduced fault candidate set which captures the faulty code in the program. Traditionally, a backward dynamic slice is computed starting from an incorrect value observed by the programmer during a failed program run. This incorrect value is either an incorrect output value or an incorrect address whose dereferencing causes the program to crash. Recently we proposed two additional types of dynamic slices, a forward dynamic slice of a minimal failure inducing input difference and a bidirectional dynamic slice of a critical predicate. We have built a dynamic slicing tool that computes dynamic slices by instrumenting program binaries and executing them to build dynamic dependence graphs. In this paper, through experiments, we demonstrate that supporting three different types of dynamic slices has the following advantages. First, we observe that for each type of dynamic slice there are distinct situations in which it is not applicable. Therefore, we should support multiple types of slices to handle a wide range of situations. Second, supporting multiple types of dynamic slices enables us to compute a multiple points dynamic slice which is the intersection of different type of available slices. Our experiments show that multiple points dynamic slices are significantly smaller than any of the three kinds of individual dynamic slices. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种基于通知波动效应的面向方面系统依赖图构造方法

为更好地分析面向方面程序中的控制依赖关系和数据依赖关系,需要对面向方面程序构造系统依赖图。本文针对面向方面程序的结构和机制,考虑通知优先级对程序依赖关系的影响,提出通知波动效应图(AFG)及其生成算法,从而构造基于通知波动效应的面向方面系统依赖图(AOSDG)。此方法构造的系统依赖图能够更准确地表示面向方面程序中的依赖关系,且构造成本相对较小,可应用于面向方面程序切片。     

Experimental Evaluation of Program Slicing for Fault Localization

Debugging large and complex software systems requires significant effort since it is very difficult to localize and identify faults. Program slicing has been proposed to efficiently localize faults in the program. Despite the fact that a number of debug systems using program slicing, have been developed, the usefulness of this method to fault localization has not been sufficiently evaluated. This paper aims to experimentally evaluate the usefulness of the program slicing method to fault localization. In order to conduct the experiment, we first developed a debug tool based on program slicing, after which two experimental projects were conducted, in which subjects (debuggers) were divided into two groups. A program that includes several faults is given to each subject of the group. Each subject in Group 1 localizes the faults by using the slicing-based method, whereas in Group 2 each subject localizes the faults by using the conventional debugger-based method. Finally, the effectiveness of program slicing is analyzed by comparing the data collected from both groups. As the results of these experiments, we confirm that the program slicing method is indeed useful to localize program faults.