軟件缺陷會降低系統(tǒng)的可靠性、可用性和安全性。開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)軟件失效后,通常需要觀察程序的執(zhí)行狀態(tài),查找失效的根源并消除軟件缺陷。然而由于程序狀態(tài)空間規(guī)模巨大,并且錯誤的程序狀態(tài)會沿著執(zhí)行路徑傳播。這使理解“什么導(dǎo)致了程序失效?”以及“為什么程序會失效?”成為值得研究的問題,亟需自動化的軟件故障定位技術(shù)來提供這些信息,輔助軟件調(diào)試。程序設(shè)計教育領(lǐng)域也需要軟件故障定位技術(shù)的支持,為學(xué)生在線學(xué)習(xí)編程提供及時的調(diào)試反饋和輔助。不同于軟件開發(fā),學(xué)生程序特別是初學(xué)者的程序中經(jīng)常含有概念錯誤,錯誤密度大、缺陷種類多樣,甚至缺少關(guān)鍵語句,可能對所有的測試用例都執(zhí)行失效�！叭毕莩绦虼嬖诓糠殖晒�(zhí)行”的假設(shè),不完全適用于學(xué)生程序調(diào)試,需要結(jié)合學(xué)生程序設(shè)計自身特點研究故障定位方法。本文提出了“失效-故障定位-理解”模型,分析了軟件故障定位領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題,并針對軟件開發(fā)和學(xué)生程序調(diào)試的不同特點,分別研究這兩類場景下的故障定位技術(shù)。首先圍繞“存在部分成功測試用例的情況下,有效地報告缺陷位置,為開發(fā)人員理解和修復(fù)缺陷提供充分的信息�！边@一目標(biāo),研究測試用例優(yōu)選方法和基于程序不變量的故障定位方法。然后,圍繞“存在... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 “失效-故障定位-理解”模型
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 示例程序
        1.3.2 程序譜方法
        1.3.3 程序切片方法
        1.3.4 依賴分析方法
        1.3.5 基于程序狀態(tài)的方法
        1.3.6 基于模型的方法
        1.3.7 基于程序不變量的方法
        1.3.8 變異分析方法
        1.3.9 其它方法
    1.4 軟件故障定位的難點問題分析
        1.4.1 測試用例對定位有效性的影響
        1.4.2 失效根源的定位和理解
        1.4.3 失效狀態(tài)傳播
        1.4.4 復(fù)雜缺陷的定位
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 組織結(jié)構(gòu)
第2章 面向有效故障定位的測試用例優(yōu)選方法
    2.1 引言
    2.2 故障定位中測試用例選擇的相關(guān)研究
    2.3 面向有效故障定位的測試用例優(yōu)選準(zhǔn)則
        2.3.1 問題描述
        2.3.2 失效覆蓋向量相似度優(yōu)先排序準(zhǔn)則
        2.3.3 失效覆蓋等價劃分優(yōu)化選擇準(zhǔn)則
    2.4 測試用例優(yōu)選模型
    2.5 測試用例優(yōu)選算法
    2.6 實驗結(jié)果與分析
        2.6.1 實驗設(shè)置
        2.6.2 研究問題
        2.6.3 基準(zhǔn)程序集
        2.6.4 評價指標(biāo)
        2.6.5 約簡能力分析
        2.6.6 故障定位有效性分析
        2.6.7 與已有測試用例約簡方法的比較
        2.6.8 總結(jié)分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 基于程序不變量分析多種缺陷類型的故障定位
    3.1 引言
    3.2 相關(guān)研究
        3.2.1 不變量挖掘相關(guān)研究
        3.2.2 基于程序不變量故障定位的相關(guān)研究
    3.3 基于程序不變量的故障定位難點問題分析
    3.4 研究框架
    3.5 改進的程序不變量定義
        3.5.1 程序不變量及不變量違背
        3.5.2 兩類難于用不變量違背定位的可疑語句
    3.6 三種粒度的程序插樁
    3.7 兩類難于用不變量違背檢測的可疑語句的定位
        3.7.1 僅被失效測試用例覆蓋的可疑語句的定位
        3.7.2 永真/永假謂詞的定位
    3.8 測試用例優(yōu)選
    3.9 程序不變量的學(xué)習(xí)及不變量違背的檢測
        3.9.1 學(xué)習(xí)失效路徑相關(guān)的程序不變量
        3.9.2 不變量違背檢測和故障定位
    3.10 實驗結(jié)果與分析
        3.10.1 研究問題
        3.10.2 評價指標(biāo)
        3.10.3 測試用例優(yōu)選及不變量定義的有效性
        3.10.4 代碼審查開銷分析
        3.10.5 和其它程序不變量故障定位方法的比較
    3.11 本章小結(jié)
第4章 基于程序不變量解析失效狀態(tài)傳播的故障定位
    4.1 引言
    4.2 研究框架
    4.3 基于到達(dá)定值分析的常量賦值語句故障定位
        4.3.1 到達(dá)定值的定義
        4.3.2 常量賦值語句故障定位算法
    4.4 基于依賴的失效狀態(tài)傳播分析
        4.4.1 失效狀態(tài)傳播數(shù)據(jù)流路徑相關(guān)定義
        4.4.2 失效狀態(tài)傳播分析及故障定位算法
    4.5 基于不變量違背置信度的語句可疑度計算
    4.6 實驗結(jié)果與分析
        4.6.1 研究問題
        4.6.2 失效狀態(tài)傳播分析對故障定位有效性的影響
        4.6.3 并列排名問題的分析
        4.6.4 與程序譜方法的有效性比較
        4.6.5 與程序譜方法的比較
    4.7 本章小結(jié)
第5章 基于示例解析失效狀態(tài)傳播的故障定位
    5.1 引言
    5.2 相關(guān)研究
        5.2.1 學(xué)生程序自動化調(diào)試的相關(guān)研究
        5.2.2 相似代碼檢測的相關(guān)研究
    5.3 代碼多樣化及失效狀態(tài)傳播問題分析
    5.4 研究框架
    5.5 實現(xiàn)形式多樣的相似程序識別與聚類
        5.5.1 基于結(jié)構(gòu)度量的程序聚類
        5.5.2 基于執(zhí)行值序列的程序聚類
    5.6 解析失效狀態(tài)傳播上下文的故障定位
        5.6.1 相關(guān)定義和方法描述
        5.6.2 解析失效狀態(tài)傳播上下文的故障定位算法
        5.6.3 結(jié)構(gòu)語義分析示例
    5.7 實驗結(jié)果與分析
        5.7.1 研究問題
        5.7.2 基準(zhǔn)測試集
        5.7.3 評價指標(biāo)
        5.7.4 正確版本的聚類效果分析
        5.7.5 測試用例完全失效的原因分析
        5.7.6 故障定位的有效性分析
    5.8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3162582