slide - POSL

テスト駆動開発を支援するための
デバッグ関心事グラフ
塩塚大鵜林尚靖
九州工業大学
概要
• モチベーション
– 同じバグ，失敗を繰り返したくない
– しかし，修正過程をいちいち手作業で記録するのは大変
• アプローチ
– 修正過程を自動収集する仕組みを提案
– テスト駆動開発（ＴＤＤ）に着目しテスト失敗/成功をもとに実現
– 修正過程の表現 ⇒ デバッグ関心事グラフ（Debug Concern Graph: ＤＣＧ）
今回はＤＣＧ生成の仕組みについて説明
実行
ＴＤＤ
利用
生成
ＤＣＧ
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目次
１．問題意識
２．デバッグ関心事グラフ（ＤＣＧ）
３．ＤＣＧを用いたデバッグ
４．議論と今後の課題
3
１．問題意識
失敗したケース
ＡＳＴ操作で生じたバグ－insertメソッドー
修正過程を記録する際の課題
4
失敗したケース
• 慣れていない言語でプログラミングし失敗したケース
– PHP言語の例
• 型が曖昧な言語
⇒同じ変数が配列になったりオブジェクトになったりする
• このことを十分に理解していなくて発生したバグ
⇒具体例：ＡＳＴ（抽象構文木）操作で発生したバグ
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ＡＳＴ操作で発生したバグ－insertメソッドー
• insertメソッドを実装中
–
–
–
–
insertの定義：ＡＳＴを操作し指定した箇所に式を挿入するメソッド
insert内では，あるクラスのフィールド$statementsを参照（reads）
$statementsを常に配列であると勘違いし実装
しかし，実はオブジェクトの場合もありテストtestInsertでエラー発生
ＡＳＴへの入力（括弧あり）
if ( 1 ) {
return $a == 1;
}
ＡＳＴへ変換
IfStatement Object
|_ $condition => 1
配列
|_ $statements Array
|_ [0] => Statement Object
|_ $expr => return $a == 1;
ＡＳＴのイメージ
ＡＳＴへの入力（括弧なし）
if ( 1 )
return $a == 1;
ＡＳＴへ変換
IfStatement Object
オブジェクト
|_ $condition => 1
|_ $statements Statement Object
|_ $expr => return $a == 1;
ＡＳＴのイメージ
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修正過程を記録する際の課題
• 既存のアプローチ
– 修正過程のドキュメント化/コミットの際のコメント
⇒手作業で作成するのは大変
– バージョン管理ツール
⇒履歴だけ見ても，どういったバグ/テストに関わったか分からない
• 本研究のアプローチ
– 修正過程の自動収集
⇒手作業の負担を軽減
– バージョン間にテスト結果を関連させて表現
⇒ある修正に関係したバグ，テスト，テスト結果が分かる
testInsert
succeeds
error
insert(Ver. 0.1)
insert(Ver. 0.2)
アプローチのイメージ
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２．デバッグ関心事グラフ（ＤＣＧ）
自動収集の仕組み
修正履歴の管理方法
関心事グラフとの関係
－Debug Concern Graph－
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自動収集の仕組み
例：insertメソッドの修正過程の自動収集
b) コード修正
TDDプロセス a) testInsertの失敗
DCGプロセス
①
① ルートノード新規作成
② testInsertの追加
③ insert(Ver. 0.1)の追加
insertのバグ
修正（ルート）
修正履歴
testInsert
error
③
succeeds
insert(Ver. 0.1)
reads
④
④ $statementsの追加 ⑤ insert(Ver. 0.2)の追加
⑥ 修正履歴の追加
⑦ 修正理由の追加
adds to ⑦
adds to ⑥
修正理由
adds to
②
c) testInsertの成功
：テストの失敗を
契機に作られる
：テストの成功を
契機に作られる
：開発者が適宜付け足す
⑤
insert(Ver. 0.2)
reads
「この修正はこのテストでエ
ラーが発生したからなんだ」
というのが自動で残る！
$statements
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修正履歴の管理方法
• テスト失敗の後に再びテスト失敗した場合
⇒テスト失敗ごとにコードの差分だけを保存
Ver. 0.2
insertのバグ
修正（ルート）
adds to
adds to
修正履歴
testInsert
error
adds to
succeeds
insert(Ver. 0.1)
reads
insert(Ver. 0.2)
reads
$statements
修正理由
差分n
差分１
Ver. 0.1
テスト失敗
テスト単位でリプレイが可能！
普段は圧縮，必要に応じて展開
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関心事グラフとの関係
ＤＣＧ＝関心事グラフ＋ＴＤＤ
– 関心事グラフ
Robillard, M. P., et al. 2002
• プログラムの構造を大ざっぱに理解したい
例：クラス間をまたいで，大規模なプログラムの修正をするときなど
• クラス/メソッド/フィールドをdeclares, reads, writes などを関係とするグラフで表現
class ASTConverter {
public function insert ($IfSta, $sta, $idx) {
$block = &$IfSta->statements;
if (!is_array($block))
$block = array($block);
$pre = array_slice($block, 0, $idx);
$post = array_slice($block, $idx);
$block = array_merge($pre, array($sta), $post);
}
public function replace ($IfSta, $sta, $idx) {
….
}
}
ＰＨＰプログラム
クラス
ASTConverter
declares
メソッド
declares
insert
抽象化
replace
reads
フィールド
$statements
関心事グラフ
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• ＤＣＧ：あるデバッグに関連した主要な要素を大ざっぱに把握したい
例：あるバージョンでテスト失敗の原因となった要素を知りたいときなど
⇒ ＤＣＧ＝関心事グラフ＋修正情報（テスト情報/バージョン情報）
insertのバグ
修正（ルート）
adds to
ASTConverter
replace
insert(v. 0.1)
reads
$statements
error
adds to
修正履歴
testInsert
declares
declares
adds to
修正理由
succeeds
insert(v 0.2)
reads
ＤＣＧ
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３．ＤＣＧを用いたデバッグ
ＡＳＴ操作で生じたバグ－replaceメソッドー
ＤＣＧの選択
ＤＣＧの利用
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ＡＳＴ操作で発生したバグ－replaceメソッドー
• replaceメソッドを実装中
–
–
–
–
replaceの定義：ＡＳＴを操作し式を別の式で置換するメソッド
replace内では，あるクラスのフィールド$statementsを参照
$statementsを常に配列であると勘違いし実装
しかし，実はオブジェクトの場合もありテストtestReplaceでエラー発生
ＡＳＴへの入力（括弧あり）
if ( 1 ) {
return $a == 1;
}
ＡＳＴへ変換
IfStatement Object
|_ $condition => 1
配列
|_ $statements Array
|_ [0] => Statement Object
|_ $expr => return $a == 1;
ＡＳＴのイメージ
ＡＳＴへの入力（括弧なし）
if ( 1 )
return $a == 1;
ＡＳＴへ変換
IfStatement Object
オブジェクト
|_ $condition => 1
|_ $statements Statement Object
|_ $expr => return $a == 1;
ＡＳＴのイメージ
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ＤＣＧの選択
• 既存のＤＣＧを利用したい
– 類似したＤＣＧを探す
⇒部分グラフの探索
class ASTConverter {
public function insert ($IfSta, $sta, $idx) {
….
}
public function replace ($IfSta, $sta, $idx) {
$block = &$IfSta->statements;
$block[$idx] = $sta;
}
}
ASTConverter
declares
replace
reads
$statements
replaceのＤＣＧ（一部）
ASTConverter
declares
insert
reads
$statements
insertのＤＣＧ（一部）
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ＤＣＧの利用
例：「insertのバグ修正」のＤＣＧを利用したreplaceのデバッグ
b) コード修正
c) testReplaceの成功
TDDプロセス a) testReplaceの失敗
① ルートノード新規作成
testReplaceの追加
DCGプロセス ②
③replace(Ver. 0.1)の追加
④
①
to
adds to adds⑥
adds to
adds to
②
修正理由
insertのバグ
修正
adds to
testInsert
error
④ 「insertのバグ修正」
DCGの参照
⑤ 修正理由の確認
⑥ 修正履歴の取出しと
修正方法の決定
修正履歴
succeeds
insert(Ver. 0.1)
reads
⑤ ⑨
replaceのバグ
修正
adds to
testReplace
③ error
insert(Ver. 0.2)
⑦ replace(Ver. 0.2)の追加
⑧ 修正履歴の追加
⑨ 修正理由の共有
succeeds
replace(Ver. 0.1)
⑧
修正履歴
⑦
replace(Ver. 0.2)
reads
$statements
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４．議論と今後の課題
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議論と今後の課題
• 議論
– 選択方針
• 膨大なＤＣＧから欲しいものをどうやって見つけるか
– グラフ間の距離
– マイニング
– 利用方針
• 見つけた後それをどう活用するか
– 単純に参照するだけなのか
– 履歴/テストを活用し，ある程度自動修正できないのか
– グラフ構造
• ルートﾉｰﾄﾞはそもそも必要なのか
• 今後の課題
– 今回はＤＣＧ生成の仕組みを説明
今後は上記の解決と，システムの実装
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