結(jié)合測試用例約簡和概率圖建模的軟件錯誤定位方法研究.pdf

1、軟件調(diào)試橫跨整個軟件開發(fā)周期，在軟件開發(fā)和維護(hù)的成本中所占比重超過一半，而軟件錯誤定位是軟件調(diào)試中最困難、最耗時的任務(wù)之一。錯誤定位技術(shù)以定位軟件中的錯誤代碼為目的，它通過在待測程序上運行合適的測試用例，分析并定位錯誤語句。顯而易見，測試用例的質(zhì)量和錯誤分析的方法直接決定著錯誤定位的精度。因此，為錯誤定位選擇合適的測試用例，研究具有高定位精度的錯誤定位方法，輔助開發(fā)人員理解軟件錯誤并對錯誤傳播進(jìn)行分析，對于實現(xiàn)軟件的自動化調(diào)試與維護(hù)、提

2、高軟件調(diào)試的有效性和效率、增強軟件的可靠性、提高軟件質(zhì)量、降低軟件維護(hù)的成本，具有重要的科學(xué)理論意義和實際應(yīng)用價值。
　　本文重點對軟件錯誤自動定位中的測試用例約簡、錯誤定位、錯誤理解和錯誤傳播分析三方面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　為了解決為錯誤定位提供有效測試用例的問題，研究并提出了面向錯誤定位需求的測試用例約簡方法。首先基于語句覆蓋和錯誤定位需求向量，進(jìn)行測試用例約簡，即在分析語句覆蓋信息的基礎(chǔ)上，充分考慮失敗測試用

3、例對錯誤定位的影響，刪除與錯誤定位需求無關(guān)或關(guān)系較小的測試用例。然后，基于執(zhí)行路徑信息，進(jìn)行測試用例約簡，即分析程序的具體執(zhí)行路徑，并通過循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)化，均衡語句的執(zhí)行次數(shù)。實驗結(jié)果表明，該方法不僅可以減少測試用例的數(shù)量，而且可以有效提高錯誤定位的精度。
　　針對如何定位與控制依賴相關(guān)的軟件錯誤的問題，研究并提出了基于狀態(tài)依賴概率建模的軟件錯誤定位方法。首先，分析各語句執(zhí)行時的具體執(zhí)行狀態(tài)，并提出狀態(tài)依賴的概念更好地表示各狀態(tài)下的語句

4、間的執(zhí)行依賴關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，通過建立狀態(tài)依賴概率模型，來分析程序語句間的狀態(tài)依賴信息。最后，通過分析狀態(tài)依賴關(guān)系在失敗測試用例和成功測試用例中的差異，來定位與控制依賴相關(guān)的軟件錯誤。實驗結(jié)果表明，該方法在使用較少量的測試用例時，對定位與控制依賴相關(guān)的軟件錯誤，仍能達(dá)到滿意的定位效果。
　　針對如何定位與數(shù)據(jù)依賴相關(guān)的軟件錯誤的問題，研究并提出了基于聯(lián)合依賴概率建模的軟件錯誤定位方法。首先，分析程序的結(jié)構(gòu)特征，提出了一種新的概率圖

5、模型一一聯(lián)合依賴網(wǎng)絡(luò)，以便更好地分析程序語句間的統(tǒng)計依賴概率信息。然后，在分析程序執(zhí)行過程中各語句行為狀態(tài)的基礎(chǔ)上，利用聯(lián)合依賴網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)合依賴概率模型，分析和統(tǒng)計程序執(zhí)行過程中語句間的聯(lián)合依賴關(guān)系。最后，通過分析聯(lián)合依賴關(guān)系在運行失敗測試用例和成功測試用例時的差異，來定位與數(shù)據(jù)依賴相關(guān)的軟件錯誤。實驗結(jié)果表明，該方法在使用較少量的測試用例時，仍能達(dá)到很高的錯誤定位精度。
　　針對如何為開發(fā)人員提供有用信息、輔助開發(fā)人員理解軟件錯

6、誤、并分析通過數(shù)據(jù)依賴關(guān)系進(jìn)行傳播的軟件錯誤的問題，研究并提出了基于上下文分析的錯誤理解及錯誤傳播分析方法。首先，在錯誤定位的基礎(chǔ)上，自動分析可疑點的執(zhí)行上下文，查找與實際錯誤執(zhí)行相近的聯(lián)合依賴信息，提供可疑點出錯時的具體執(zhí)行狀態(tài)以及導(dǎo)致程序出錯的具體數(shù)據(jù)流信息，揭示軟件失效的產(chǎn)生原因，輔助軟件錯誤理解。然后，在分析程序執(zhí)行時的語句聯(lián)合依賴關(guān)系基礎(chǔ)上，通過分析已定位錯誤的上下文信息分析通過數(shù)據(jù)依賴關(guān)系進(jìn)行傳播的軟件錯誤。實驗結(jié)果表明，本