王錫金

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)方法修復(fù)時(shí)間慢的問題，提出多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法。采用正交缺陷分類方法識(shí)別邊緣模糊缺陷，再提出混合交叉策略，使得搜索方向偏離適應(yīng)度低的解，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)流程，通過補(bǔ)丁生成、變異規(guī)則修改、編譯、補(bǔ)丁應(yīng)用和補(bǔ)丁驗(yàn)證等步驟，修復(fù)多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷。由此，完成多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法的設(shè)計(jì)。最后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)部分，給出6個(gè)軟件程序，測(cè)試2個(gè)方法的修復(fù)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法的平均確認(rèn)時(shí)間在9.2 s左右，傳統(tǒng)方法的平均確認(rèn)時(shí)間在12.2 s左右，說明所提方法的修復(fù)時(shí)間更高，且符合設(shè)計(jì)需求。

關(guān)鍵詞：多通道三維界面軟件;自動(dòng)修復(fù)技術(shù);修復(fù)時(shí)間;修復(fù)工具;補(bǔ)丁;編譯

中圖分類號(hào)：TP311.53文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-5383（2020）04-0034-04

A Method for Automatically Repairing Blur Edges of

Multi-Channel 3D Interface Software

WANG Xijin

（Art Design College， Suihua University， Suihua 152061， China）

Abstract：

Aiming at the slow repair time of traditional methods， a method for automatically repairing fuzzy edges of multi-channel 3D interface software was proposed. Orthogonal defect classification method was used to identify edge blur defects， and then a hybrid crossover strategy was proposed to make the search direction deviate from the solution with low adaptability. On this basis， an automatic repair process for edge blur defects of multi-channel 3D interface software was designed. Through the steps of patch generation， mutation rule modification， compilation， patch application and patch verification， the blur edge of multi-channel 3D interface software was repaired. Sofar， the design of the automatic repair method for the blur edge defect of the multi-channel 3D interface software was completed.Finally， in the experimental part， six software programs were given to test the repair time of the two methods. The experimental results show that the average confirmation time of the proposed method is about 9.2 s， and the average confirmation time of the traditional method is about 12.2 s. It shows that the proposed method has a higher repair time and meets the design requirements.

Keywords：

multi-channel 3D interface software; automatic repair technology; repair efficiency; repair tool; patch; compilation

軟件自動(dòng)修復(fù)是軟件工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，也因此得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。近幾年涌現(xiàn)出了很多自動(dòng)修復(fù)技術(shù)工具，值得一提的是在2009年國(guó)際軟件工程會(huì)議上，曾有人提出使用遺傳算法自動(dòng)生成修復(fù)補(bǔ)丁，再構(gòu)建工具原型genprog[1]。通過相關(guān)報(bào)告的實(shí)踐成果可以看出，genprog可以修復(fù)軟件中的106個(gè)軟件缺陷，并成功修復(fù)了55個(gè)缺陷。該成果推進(jìn)了軟件自動(dòng)修復(fù)技術(shù)的發(fā)展。但就當(dāng)前的軟件自動(dòng)修復(fù)技術(shù)而言，還存在一定的局限性，這是因?yàn)樽詣?dòng)修復(fù)技術(shù)對(duì)自身修復(fù)的缺陷沒有一個(gè)清晰的定義。為此，本文提出多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法。傳統(tǒng)的自動(dòng)修復(fù)方法采用directx修復(fù)工具，雖然修復(fù)了105個(gè)缺陷中的一部分，但卻沒有對(duì)這些缺陷進(jìn)行詳細(xì)的分析。在本次的研究中，將有針對(duì)性的對(duì)多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法主要包括3個(gè)步驟：第1步，對(duì)軟件邊緣模糊缺陷進(jìn)行掃描處理;第2步，提出多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)策略;第3步，針對(duì)自動(dòng)修復(fù)技術(shù)的局限性，設(shè)計(jì)自動(dòng)修復(fù)流程。最后，設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法的可行性。

1 軟件邊緣模糊缺陷識(shí)別

在自動(dòng)修復(fù)前，需要識(shí)別多通道三維界面軟件的缺陷，識(shí)別過程為：

第1步，先采用正交缺陷分類方法識(shí)別缺陷，再結(jié)合缺陷分布與軟件開發(fā)過程，描述缺陷類型[2]。該方法不僅能夠提取缺陷的關(guān)鍵特性，還能分析缺陷原因。

第2步，根據(jù)以下6個(gè)屬性識(shí)別缺陷：A活動(dòng)：發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，所進(jìn)行的實(shí)際活動(dòng);B觸發(fā)：當(dāng)缺陷暴露時(shí)，所處的環(huán)境和條件是否與周圍有所關(guān)聯(lián);C影響：該缺陷是否會(huì)對(duì)用戶造成嚴(yán)重的影響;D目標(biāo)：正確指出改正錯(cuò)誤的位置[3];E缺陷類型：實(shí)際修復(fù)的缺陷類型;F缺陷來源：正確指出缺陷來源以及是否出現(xiàn)過內(nèi)部代碼的編寫中。軟件邊緣模糊缺陷6個(gè)屬性內(nèi)容如表1所示。

2 軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)策略

2.1 混合交叉策略執(zhí)行

先識(shí)別邊緣模糊缺陷，再針對(duì)上述6個(gè)缺陷屬性，提出混合式交叉策略，該策略可以更好地加速遺傳算法的收斂性[4]。自動(dòng)修復(fù)的目的是為了找到一個(gè)正確的補(bǔ)丁，該補(bǔ)丁中包含種群位置和個(gè)體正確執(zhí)行的變異算子。在遺傳算法的選擇階段結(jié)束后，要計(jì)算種群適應(yīng)度值，并按照適應(yīng)值順序排序。再計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)，找到正確的個(gè)體位置，并將其作為修復(fù)補(bǔ)丁。在本次研究中，應(yīng)用2種交叉方式，處理種群中的所有個(gè)體?；旌鲜浇徊娌呗跃唧w執(zhí)行過程如圖1所示。

在處理適應(yīng)度較高的個(gè)體時(shí)，要采用固定位置的單點(diǎn)交叉方式;在處理適應(yīng)度較低的個(gè)體時(shí)，要采用隨機(jī)位置的單點(diǎn)交叉方式[5]。執(zhí)行過程：第1步，在染色體中尋找一個(gè)位置，如果父染色體適應(yīng)度大于設(shè)定閾值，就需要保護(hù)基因，就可以進(jìn)行固定位置的單點(diǎn)交叉，如果父染色體適應(yīng)度小于設(shè)定閾值，就可以隨機(jī)進(jìn)行單點(diǎn)交叉方式[6]。第2步，將染色體X1選取的基因，作為下一個(gè)染色體P1的前一個(gè)基因。第3步，將染色體X2選取的基因作為下一個(gè)染色體P2的前一個(gè)基因。第4步，采用相同的方式，組成X2的前一個(gè)基因和X1的后一個(gè)基因。2020年第4期

2.2 補(bǔ)丁生成

完成上述工作后，在固定位置的交叉方式中，選擇新的組合，將適應(yīng)度值為前10%的個(gè)體作為新的變異算子索引，需要注意的是，這些個(gè)體應(yīng)對(duì)的變異程序中的變異位置不變，但采取的變異操作過程要改變。最后，按照適應(yīng)度解的方向選擇差異較大的基因，使得搜索方向偏離適應(yīng)度低的解，利用混合交叉策略的好處在于，該策略可以更大程度地打亂多樣性的個(gè)體，保證索引的基因具有較高的價(jià)值[7]。

先識(shí)別邊緣模糊缺陷，再運(yùn)用混合交叉策略，打亂多樣性個(gè)體，使搜索方向偏離適應(yīng)度低的解。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)流程，具體設(shè)計(jì)過程如下：

第1步，補(bǔ)丁生成，其過程如圖2所示。

在處理多文件源代碼程序時(shí)，要編譯一個(gè)函數(shù)計(jì)算過程，再根據(jù)定義的上下文定義信息，生成一個(gè)新的中間文件。為了簡(jiǎn)化提取過程，利用編譯器搜索每1個(gè)源代碼文件的上下文信息，在搜索的過程中要按照提供的指令自動(dòng)提取上下文信息。否則會(huì)脫離原有程序源代碼。

第2步，根據(jù)給定的變異規(guī)則修改某一中間文件，在實(shí)際修復(fù)的過程中，要根據(jù)錯(cuò)誤定位前端所提供的可疑代碼位置信息修改。

第3步，在分析原始代碼中間文件時(shí)，要對(duì)比修改前與修改后的差異，再通過弱重變異生成新的可執(zhí)行程序。為了驗(yàn)證所生成的候選補(bǔ)丁的有效性，要更新原始可執(zhí)行程序，將候選的補(bǔ)丁文件單獨(dú)編譯存入鏈接庫(kù)。為確保編譯過程的獨(dú)立性，加入編譯所需要的上下文信息，生成的文件由2部分組成，其中一部分為被修改過的函數(shù)代碼部分，可以順利實(shí)現(xiàn)獨(dú)立編譯的上下文信息。

第4步，運(yùn)用正規(guī)編譯器，將候選的補(bǔ)丁文件編譯存入動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件。若編譯失敗，即可認(rèn)為無效補(bǔ)丁，若編譯成功，即可認(rèn)定為新的補(bǔ)丁。

第5步，補(bǔ)丁應(yīng)用，先安裝工具，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)丁文件動(dòng)態(tài)更新，在程序執(zhí)行時(shí)，所有函數(shù)的調(diào)用都會(huì)被攔截到另外一個(gè)指定的函數(shù)當(dāng)中，被制定的函數(shù)有一個(gè)獨(dú)立的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件[8]。

第6步，補(bǔ)丁驗(yàn)證，利用WautoRepair驗(yàn)證補(bǔ)丁的有效性。驗(yàn)證過程：采用正測(cè)試用例集和反測(cè)試用例集檢查補(bǔ)丁更新過程的程序，檢驗(yàn)修復(fù)軟件錯(cuò)誤是否被引入新的錯(cuò)誤，若檢查結(jié)果顯示未引入，說明該補(bǔ)丁是可以使用的[9]。若檢查結(jié)果顯示引入，說明該補(bǔ)丁未能有效修復(fù)軟件邊緣模糊缺陷。

2.3 自動(dòng)修復(fù)流程設(shè)計(jì)

多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)流程如圖3所示。

在本次設(shè)計(jì)中，采用補(bǔ)丁動(dòng)態(tài)更新的方式將被調(diào)用的函數(shù)代碼封裝在一個(gè)獨(dú)立庫(kù)文件當(dāng)中，在程序執(zhí)行時(shí)，即可跳動(dòng)這些文件。在調(diào)用的過程中，要設(shè)置攔截調(diào)換機(jī)制，并從用戶的角度，利用補(bǔ)丁動(dòng)態(tài)更新的方式，實(shí)現(xiàn)多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)。由此，完成多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法的設(shè)計(jì)[10]。

3 實(shí)驗(yàn)分析

完成多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法的設(shè)計(jì)后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)部分，分別測(cè)試傳統(tǒng)的多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法與所提方法的修復(fù)時(shí)間。

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)選用軟件的具體信息，如表2所示。

表1中給出在實(shí)驗(yàn)中各個(gè)基準(zhǔn)程序的編譯方式是不同的，故在補(bǔ)丁有效性校驗(yàn)的過程中，要選擇1個(gè)反測(cè)試用例，驗(yàn)證2個(gè)自動(dòng)修復(fù)方法的修復(fù)時(shí)間。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

傳統(tǒng)的多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法與所提的多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如表3和表4所示。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，所提的多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法平均確認(rèn)時(shí)間在9.2 s左右，傳統(tǒng)的多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法平均確認(rèn)時(shí)間在10 s左右，由此可知，所提方法的修復(fù)時(shí)間更短，而且絕大部分都能夠通過正測(cè)試和反測(cè)試用例的驗(yàn)證。由此，證明所提方法的可行性。

4 結(jié)束語

針對(duì)傳統(tǒng)的多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法存在的問題，提出多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)方法。先采用正交缺陷分類方法，分類軟件邊緣模糊缺陷的屬性，再根據(jù)6個(gè)屬性的對(duì)應(yīng)取值識(shí)別軟件缺陷。為保證遺傳算法的擁有更好的收斂性，提出混合交叉策略，在完成上述工作后，設(shè)計(jì)多通道三維界面軟件邊緣模糊缺陷自動(dòng)修復(fù)流程。由此，完成本次的設(shè)計(jì)。最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提的自動(dòng)修復(fù)方法的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法符合設(shè)計(jì)要求。

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