基于指针神经网络的细粒度缺陷定位

软件缺陷定位是指找出与软件失效相关的程序元素. 当前的缺陷定位技术仅能产生函数级或语句级的定位结果. 这种粗粒度的定位结果会影响人工调试程序和软件缺陷自动修复的效率和效果. 专注于细粒度地识别导致软件缺陷的具体代码令牌, 为代码令牌建立抽象语法树路径, 提出基于指针神经网络的细粒度缺陷定位模型来预测出具体的缺陷代码令牌和修复该令牌的具体操作行为. 开源项目中的大量缺陷补丁数据集包含大量可供训练的数据, 且基于抽象语法树构建的路径可以有效捕获程序结构信息. 实验结果表明所训练出的模型能够准确预测缺陷代码令牌并显著优于基于统计的与基于机器学习的基线方法. 另外, 为了验证细粒度的缺陷定位结果可以贡献于缺陷自动修复, 基于细粒度的缺陷定位结果设计两种程序修复流程, 即代码补全工具去预测正确令牌的方法和启发式规则寻找合适代码修复元素的方法, 结果表明两种方法都能有效解决软件缺陷自动修复中的过拟合问题.     

基于源代码扩展信息的细粒度缺陷定位方法

基于信息检索的缺陷定位技术,利用跨语言的语义相似性构造检索模型,通过缺陷报告定位源代码错误,具有方法直观、通用性强的特点.但是由于传统基于信息检索的缺陷定位方法将代码作为纯文本进行处理,只利用了源代码的词汇语义信息,导致在细粒度缺陷定位中面临候选代码语义匮乏产生的准确性低的问题,其结果有用性还有待改进.通过分析程序演化场景下代码改动与缺陷产生间的关系,提出一种基于源代码扩展信息的细粒度缺陷定位方法,以代码词汇语义显性信息及代码执行隐性信息共同丰富源代码语义实现细粒度缺陷定位.利用定位候选点的语义相关上下文丰富代码量,以代码执行中间形式的结构语义实现细粒度代码的可区分,同时以自然语言语义指导基于注意力机制的代码语言表征生成,实现细粒度代码与自然语言间的语义映射,从而实现细粒度缺陷定位方法FlowLocator.实验分析结果表明：与经典的IR缺陷定位方法相比,该方法定位准确性在Top-N排名、平均准确率及平均倒数排名上都有显著提高.     

面向缺陷定位的代码搜索引擎

随着软件项目规模的扩大以及软件复杂性的增加,缺陷修复的难度越来越大.其中,绝大多数缺陷问题都是由代码的错误编写导致的,在软件缺陷修复过程中开发维护人员需要花费大量的时间定位并修改缺陷代码.针对这个问题,对缺陷报告以及对应的项目变更信息进行整合,根据代码抽象语法树结构信息计算代码块与缺陷报告之间的关系,从而构建缺陷-代码知识库.在此知识库的基础上构建面向缺陷定位的代码搜索引擎,以向用户推荐更全面的缺陷定位信息,包括相似缺陷报告、相关缺陷代码文件以及缺陷代码块,从而帮助开发和维护人员及时有效地定位缺陷.实验结果说明,相比现有的缺陷定位方法,所提方法能够更准确地定位缺陷代码文件,并且可有效定位到代码粒度.     

基于信息检索的缺陷定位:问题、进展与挑战

缺陷的存在,会影响软件系统的正常使用甚至带来重大危害.为了帮助开发者尽快找到并修复这些缺陷,研究者提出了基于信息检索的缺陷定位方法.这类方法将缺陷定位视为一个检索任务,它为每个缺陷报告生成一份按照程序实体与缺陷相关度降序排序的列表.开发者可以根据列表顺序来审查代码,从而降低审查成本并加速缺陷定位的进程.近年来,该领域的研究工作十分活跃,在改良定位方法和完善评价体系方面取得了较大进展.与此同时,为了能够在实践中更好地应用这类方法,该领域的研究工作仍面临着一些亟待解决的挑战.对近年来国内外学者在该领域的研究成果进行系统性的总结：首先,描述了基于信息检索的缺陷定位方法的研究问题;然后,分别从模型改良和模型评估两方面陈述了相关的研究进展,并对具体的理论和技术途径进行梳理;接着,简要介绍了缺陷定位的其他相关技术;最后,总结了目前该领域研究过程中面临的挑战并给出建议的研究方向.     

知识驱动的相似缺陷报告推荐方法

软件缺陷在软件开发过程中不可避免,提交的缺陷报告则是分析和修复缺陷的重要信息来源。开发人员常通过借鉴相似的历史缺陷报告和修复信息来辅助对当前新缺陷的分析和修复。文中提出了一种知识驱动的相似缺陷报告推荐方法。该方法首先利用信息检索和Word Embedding技术构建缺陷知识图谱;然后利用TF-IDF和Word Embedding技术计算缺陷报告之间的文本相似度,同时综合考虑缺陷的各项属性,从而得到缺陷报告之间的主次要属性相似度;最后将上述相似度融合成综合相似度,利用综合相似度推荐相似缺陷报告。实验结果表明,与基线方法相比,在Firefox数据集上所提方法的性能平均提高了12.7%。     

融合信息检索和深度模型特征的软件缺陷定位方法

构建自动化的缺陷定位方法能够加快程序员利用缺陷报告定位到复杂软件系统缺陷代码的过程.早期相关研究人员将缺陷定位视为检索任务,通过分析缺陷报告和相关代码构造缺陷特征,并结合信息检索的方法实现缺陷定位.随着深度学习的发展,利用深度模型特征的缺陷定位方法也取得了一定效果.然而,由于深度模型训练的时间成本和耗费资源相对较高,现有基于深度模型的缺陷定位研究方法存在实验搜索空间和真实情况不符的情况.这些研究方法在测试时并没有将项目下的所有代码作为搜索空间,而仅仅搜索了与已有缺陷相关的代码, 例如DNNLOC方法,DeepLocator方法,DreamLoc方法.这种做法和现实中程序员进行缺陷定位的搜索场景是不一致的.致力于模拟缺陷定位的真实场景,本文提出了一种融合信息检索和深度模型特征的TosLoc方法进行缺陷定位.TosLoc方法首先通过信息检索的方式检索真实项目的所有源代码,确保已有特征的充分利用;再利用深度模型挖掘源代码和缺陷报告的语义,获取最终定位结果.通过两阶段的检索,TosLoc方法能够对单个项目的所有代码实现快速缺陷定位.通过在4个常用的真实Java项目上进行实验,本文提出的TosLoc方法能在检索速度和准确性上超越已有基准方法.和最优基准方法DreamLoc相比,TosLoc方法在消耗DreamLoc方法35%的检索时间下,平均MRR值比DreamLoc方法提高了2.5%,平均MAP值提高了6.0%.     

基于高斯过程的缺陷定位方法

在软件系统中,缺陷定位是缺陷修复的一个关键环节,如果能将缺陷自动定位到很小的范围,将会极大地降低缺陷修复的难度.基于高斯过程提出了一种缺陷定位方法（GPBL）,即针对每个缺陷,向开发人员推荐这个缺陷可能存在于哪些源文件中,从而帮助开发人员快速修复缺陷.为了验证方法的有效性,采集了开源软件Eclipse 和Argouml 中的数据,实验结果表明,高斯过程缺陷定位的查全率和查准率平均分别为87.16%和78.90%.与基于LDA的缺陷定位方法进行比较,表明高斯过程更能准确定位缺陷的位置.     

Stack Overflow的缺陷代码特征分析与相似缺陷检测

目前在软件代码缺陷审查以及缺陷预测中,研究人员对源代码进行分析研究却忽略了代码的缺陷信息.本文通过对缺陷信息进行分析,发现缺陷信息对于相似缺陷的检测有着重要的参考价值.基于这一思想,本文分析软件缺陷社区Stack Overflow中关于缺陷代码的信息,提出一种基于缺陷代码特征分析的相似缺陷检测方法.该方法首先对缺陷报告进行LDA主题分析并将缺陷报告分类到不同的主题(类别)中,统计得到高频缺陷类别;其次对于高频缺陷类别的缺陷代码提取特征;最后根据缺陷代码特征构建相似缺陷检测模型.为了验证相似缺陷检测模型的有效性,针对数据操作缺陷数据构建诊断模型并对该模型进行实证,实验结果表明该方法对检测其他代码中相似缺陷有较好的效果.     

基于缺陷报告分析的软件缺陷定位方法

在软件开发过程中,软件缺陷是不可避免的。在缺陷跟踪系统中,一个重要的问题是如何根据用户所提交的缺陷报告,进行缺陷的自动定位。本文在综合考虑缺陷报告与源代码文件结构相似性的基础上,进一步分析已修复缺陷报告、缺陷报告中的异常堆栈(StackTrace)信息对软件缺陷定位的作用,从而提高定位的精度。在Eclipse、AspectJ和SWT开源项目数据程序集上进行相关实验,并与Buglocator、BRTracer和BLUiR缺陷定位方法进行了比较分析,实验结果表明,本文方法能显著提高软件缺陷定位的精度。     

C++代码缺陷自动检测工具的研究与实现*

通过编译的C++程序代码并不一定保证代码中不存在缺陷。代码中可能依然隐含了安全、设计或是风格上的缺陷,从而导致程序运行时出现内存泄露、指针误用等现象,或导致程序代码不清晰、可读性差。为了有效查找这些缺陷,探讨了可定制缺陷规则的C++代码缺陷自动检测技术,介绍了两种缺陷定位方法,给出了一种基于XPath技术的缺陷规则定制方法,设计并实现了一种代码缺陷自动检测工具CDD（C++ defect detector）,并通过实验证明了缺陷定位方法的有效性以及CDD的易用性。     

Multi‐level reranking approach for bug localization

Bug fixing has a key role in software quality evaluation. Bug fixing starts with the bug localization step, in which developers use textual bug information to find location of source codes which have the bug. Bug localization is a tedious and time consuming process. Information retrieval requires understanding the programme's goal, coding structure, programming logic and the relevant attributes of bug. Information retrieval (IR) based bug localization is a retrieval task, where bug reports and source files represent the queries and documents, respectively. In this paper, we propose BugCatcher, a newly developed bug localization method based on multi‐level re‐ranking IR technique. We evaluate BugCatcher on three open source projects with approximately 3400 bugs. Our experiments show that multi‐level reranking approach to bug localization is promising. Retrieval performance and accuracy of BugCatcher are better than current bug localization tools, and BugCatcher has the best Top N, Mean Average Precision (MAP) and Mean Reciprocal Rank (MRR) values for all datasets.     

版本失配和数据泄露对基于缺陷报告的缺陷定位模型的影响

为了降低缺陷定位过程中的人力成本,研究者们在缺陷报告的基础上提出了许多基于信息检索的缺陷定位模型,包括使用传统特征和使用深度学习特征进行建模的定位模型.在评价不同缺陷定位模型时设计的实验中,现有研究大多忽视了缺陷报告所属的版本与目标源代码的版本之间存在的“版本失配”问题或/和在训练和测试模型时缺陷报告的时间顺序所引发的“数据泄露”问题.致力于报告现有模型在更加真实的应用场景下的性能表现,并分析版本失配和数据泄露问题对评估各模型真实性能产生的影响.选取6个使用传统特征的定位模型(BugLocator、BRTracer、BLUiR、AmaLgam、BLIA、Locus)和1个使用深度学习特征的定位模型(CodeBERT)作为研究对象.在5个不同实验设置下基于8个开源项目进行系统性的实证分析.首先, CodeBERT模型直接应用于缺陷定位效果并不理想,其定位的准确率依赖于目标项目的版本数目和源代码规模.其次,版本匹配设置下使用传统特征的定位模型在平均准确率均值(MAP)、平均序位倒数均值(MRR)两个指标上比版本失配实验设置下最高可以提高47.2%和46.0%, CodeBERT模型的效果也...     

方法级别的细粒度软件缺陷定位方法

当软件缺陷报告在跟踪系统中被指派给开发人员进行缺陷修复之后,缺陷修复人员就需要根据提交的缺陷报告来进行软件缺陷定位,并做出相应的代码变更,以修复该软件缺陷.在缺陷修复的整个过程中,软件缺陷定位占用了开发人员大量的时间.提出了一种方法级别的细粒度软件缺陷定位方法MethodLocator,以提高软件修复人员的工作效率.MethodLocator首先对缺陷报告和源代码方法体利用词向量（word2vec）和TF-IDF结合的方法进行向量表示;然后,根据源代码文件中方法体之间的相似度对方法体进行扩充;最后,通过对扩充后的方法体和缺陷报告计算其余弦距离并排序,来定位为修复软件缺陷所需做出变更的方法.在4个开源软件项目ArgoUML、Ant、Maven和Kylin上的实验结果表明,MethodLocator方法优于现有的缺陷定位方法,它能够有效地将软件缺陷定位到源代码的方法级别上.     

基于缺陷相似度与再分配图的软件缺陷分配方法

准确地将缺陷分配给最合适的修复者对大型软件项目的缺陷修复具有重要意义。当前缺陷自动分配技术的研究主要利用历史缺陷报告的描述信息、缺陷关联信息、历史分派信息等,但这些方法都没有将缺陷报告信息充分挖掘。提出在缺陷报告分配时将缺陷历史分派信息和缺陷文本相似信息相结合。首先根据缺陷历史分派信息生成再分配图;然后计算新缺陷报告与历史缺陷报告缺陷的文本相似度,找出相似度最高的前K个缺陷报告所对应的修复者;最后,根据这些修复者在再分配图中的依赖关系生成预测再分配路径。为了验证该方法的有效性,利用Eclipse和Mozilla的缺陷报告集进行实验,实验表明提出的方法在预测的准确度上明显优于其他方法。     

基于代价敏感间隔分布优化的软件缺陷定位

在大型软件项目的开发与维护中,从大量的代码文件中定位软件缺陷费时、费力,有效地进行软件缺陷自动定位,将能极大地降低开发成本.软件缺陷报告通常包含了大量未发觉的软件缺陷的信息,精确地寻找与缺陷报告相关联的代码文件,对于降低维护成本具有重要意义.目前,已有一些基于深度神经网络的缺陷定位技术相对于传统方法,其效果有所提升,但相关工作大多关注网络结构的设计,缺乏对训练过程中损失函数的研究,而损失函数对于预测任务的性能会有极大的影响.在此背景下,提出了代价敏感的间隔分布优化（cost-sensitive margin distribution optimization,简称CSMDO）损失函数,并将代价敏感的间隔分布优化层应用到深度卷积神经网络中,能够良好地处理软件缺陷数据的不平衡性,进一步提高缺陷定位的准确度.     

基于信息检索的软件缺陷定位方法综述

基于信息检索的软件缺陷定位方法是当前软件缺陷定位领域中的一个研究热点.该方法主要分析缺陷报告文本和程序模块代码,通过计算缺陷报告和程序模块间的相似度,选取与缺陷报告相似度最高的若干程序模块,将其推荐给开发人员.本文对近些年国内外研究人员在该综述主题上取得的成果进行了系统的梳理和总结.首先,给出研究框架并阐述影响方法性能的三个重要因素：数据源、检索模型和场景应用;其次,依次对这三个影响因素的已有研究成果进行总结;然后,总结基于信息检索的软件缺陷定位研究中常用的性能评测指标和评测数据集;最后总结全文并对未来值得关注的研究方向进行展望.