関数クローン変更管理システム
の開発と評価
井上研究室
佐野 真夢
Software Engineering Laboratory, Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University
コードクローン
• 同一または類似した部分を持つコード片のこと
– ソースコードのコピーアンドペーストなどにより生じる
• ソフトウェアの保守コストを大きくする要因
あるコード片に
バグがあれば
他のコードクローンにも
バグがあるかもしれない
調査の手間
クローンセット
コードクローン
2
Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University
クローンの分類[1]
分類
タイプ1
タイプ2
タイプ3
タイプ4
定義
空白, コメント等のコーディングスタイルを除いて完全に
一致している
タイプ1 に加え, ユーザ定義名や型の違いを除いて構文上
一致している
タイプ2 に加え, 文が挿入・変更・削除されている
構文上は異なる実装だが, 類似処理を実行している
（while文とfor文など）
各タイプに応じたクローン検出ツールが存在している
[1] Roy et, al., Comparison and Evaluation of Code Clone Detection Techniques and Tools: A Qualitative Approach, Science of Computer
Programming, 2009
Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University
3
クローンの変更管理の必要性
• クローンを修正する場合, 他クローンの同時修
正を検討する必要がある
• 大規模なソフトウェアほど多くのクローンを含む
– 修正の度に, クローンを検出し, 手作業で修正され
たかどうか調査するのは非効率
コードクローン変更を自動管理するシステムが必要
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CloneNotifier[2]
クローンの同時修正を支援するための変更管理システム
ソースコードの
コードクローンの検出
取得
※タイプ1, 2
版管理システム
クローン検出ツール
CCFinder
変更された
コードクローンを把握
コードクローンの
変更を調査
開発者
コードクローンの
変更情報の提示
[2] 山中ら, コードクローン変更管理システムの開発と実プロジェクトへの適用, 情報処理学会論文誌, 2013.
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コードクローン
変更管理システム
5
問題点
• CloneNotifierはタイプ3, 4 のクローンを検出できない
– 文が挿入・変更・削除されたクローン
– 構文上の実装が異なるが, 処理は同じクローン
• 検出粒度が小さい分, 重要度の低い結果も多く検出
される
void AscendingSort(int list[])
{
比較対象のミス
void DescendingSort(int list[]) {
for(i = 0; i < n-1; i++) × j+1 → ○for(i
j-1 = 0; i < n-1; i++)
for(j = n-1; j > i; j--)
for(j = n-1; j > i; j--)
if(list[j+1] > list[j]) {
if(list[j+1] < list[j]) {
修正: if(list[j-1] > list[j]) {
修正: if(list[j-1] < list[j]) {
temp = list[j];
temp = list[j];
list[j] = list[j-1];
list[j] = list[j-1];
list[j-1] = temp;
list[j-1] = temp;
比較演算子が異なる
}
}
→
タイプ3
}
}
検出できない同時修正の例（タイプ3）
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山中らのクローン検出ツール[3]
• テキストマイニング技術を利用したクローン検出ツール
• 関数単位でクローンを検出する
• タイプ1～4 の全てのクローンを高速に検出可能
Function A
ワード 回数
000
000
xxx
3
yyy
2
・・・
・・・
Function A
𝑎1 , 𝑎2 , 𝑎3 , …
類似度
0.95
0.70
Function B
ワード 回数
ソースコード
入力
Function A
Function B
xxx
2
yyy
4
・・・
・・・
ワード抽出
Function B
𝑏1 , 𝑏2 , 𝑏3 , …
特徴ベクトル
計算
Function C
Function D
Function E
クラスタリング
[3] 山中ら, 情報検索技術に基づく高速な関数クローン検出, 情報処理学会論文誌, 2014.
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0.70
0.90
・・・
関数対 クローン
Function A
Function B
Function C
Function D
Function C
Function E
Function D
Function E
・・・
・・・
クローン検出
7
研究概要
• 山中らのクローン検出ツールを利用し, 新たな
関数クローン変更管理システムを開発
– CloneNotifier を改変する形で実装する
• 開発したシステムの評価
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関数クローン変更管理システム
入出力仕様の
違いに対応
ソースコードの
取得
版管理システム
変更された
コードクローンを把握
コードクローンの検出
※全タイプ
山中らの
クローン検出ツール
出力仕様の違いによる.
変更されたかの判断に必要
コードクローンの
変更情報の提示
開発者
出力に関数名の
情報を追加
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クローン位置情報
の特定
コードクローンの
変更を調査
関数クローン
変更管理システム
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提案システムの出力の例
New Clone Set 新たに増えたクローン
クローンセットID:0
ID
分類
ファイル名
位置
メソッド名
0.0
ADDED
src\backend\parser\parse_expr.c
619.1-630.1
transformAExprAnd
0.1
ADDED
src\backend\parser\parse_expr.c
632.1-643.1
transfomrAExprOr
0.2
ADDED
src\backend\parser\parse_expr.c
682.1-706.1
transformAExprDistinct
Changed Clone Set 変更されたクローン
クローンセットID:1
ID
分類
ファイル名
位置
1.0
MODIFIED
src\backend\access\rtree\rtscan.c
157.1-203.1
rtmarkpos
1.1
MODIFIED
src\backend\access\rtree\rtscan.c
・
・
・
205.1-251.1
rtrestpos
Deleted Clone Set
メソッド名
消滅したクローン
クローンセットID:4
ID
分類
ファイル名
位置
メソッド名
4.0
DELETED
src\backend\access\gist\gistget.c
127.1-212.1
gistnext
4.1
DELETED
src\backend\access\rtree\rtget.c
125.1-210.1
rtnext
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評価実験
• CloneNotifierと提案システムの比較評価
– 評価A. 提案システムのみが検出可能なクローンはどれく
らいあるかの調査
• CloneNotifierでほとんどの修正クローンが検出可能なら, 提案シ
ステムの有用性が示せない
– 評価B. クローン変更管理システムとしての性能の評価
• 評価対象
– PostgreSQL[4]
• OSS のデータベース管理システム（C言語）
• 2005/01/01 ～ 2005/06/30 の 6ヶ月間
• 1週間単位で区切り
[4] http://www.postgresql.org/
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評価A. 概略
• 評価対象に提案システムを適用し, 検出結果
のタイプ3, 4クローン修正の数を調べる
タイプ3, 4
タイプ1, 2
合計
126
219
345
一貫した 非一貫した 他に適用
整形
合計
修正
修正
不能な修正 コメントのみ
73
16
32
5
126
CloneNotifier で検出できない 89件の
有用なクローン修正事例を検出できた
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評価B. 手順
1. 各システムで, 評価対象（PostgreSQLの全26期
間の変更）における変更クローンセットの集合を
検出する
2. 各システム, 集合から50件ずつ結果をランダムに
選択する
– 手作業が入るため, 現実的に調査可能な数
– 母集団の数が4倍近く異なるため合わせる
3. 2つの評価尺度（後述）に基づき, 有用な修正
クローンセットの割合を求める
– 有用/不要の判断ができないものは分母から除外する
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評価B. 評価尺度
• 尺度1. 一貫した修正が行われた, または,
必要な可能性のあるクローンセットか
cloneset.B
cloneset.A
clone1
clone2
同様の修正が行われた
有用
clone1
cloneset.D
cloneset.C
clone2
clone1
同様の修正を適用できる
可能性がある
clone2
同様の修正を適用不可
有用
有用でない
clone1
clone2
clone3
削除
追加
修正が無い
（クローンの構成が変わった）
除外
• 尺度2. 変更後も同じクローンセットとして追跡できているか
cloneset.A
clone1
cloneset.A
clone2
修正前
cloneset.B
clone1
clone2
clone1
not clone
clone2
clone1
cloneset.C
clone1
clone2
除外
追加コード
修正後
not clone
clone1
有用
cloneset.D
clone2
clone1
clone2
有用でない
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not clone
削除コード
clone1
clone2
除外
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評価B.結果（尺度1）
一貫した修正が行われた, または, 必要な可能性のある
クローンセットをどれくらい検出できているか
有用
有用でない
合計数 除外数
CloneNotifier 56.4 %（22） 43.6 %（17） 39
11
提案システム
15
71.4 %（25） 28.6 %（10） 35
• 提案システムの方が有用なクローンセットの割合が
高い
– 提案システムの方が精度は高い
– ただし, 母集団は排他的で, 完全に同じ修正箇所を検出し
ている事例は存在しなかった
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評価B.結果（尺度2）
変更後も同じクローンセットとして追跡できているか
有用
有用でない
合計数 除外数
CloneNotifier 47.1 %（16） 52.9 %（18） 34
16
提案システム
8
71.4 %（30） 28.6 %（12） 42
• 提案システムの方が追跡を継続している割合が高い
– 提案システムの方が, クローンを継続して変更管理できる
– 一貫しない変更が起きても, タイプ3クローンとして追跡でき
たため
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まとめと今後の課題
• 新たな関数クローン変更管理システムの開発
• 開発したシステムの有用性評価
– CloneNotifierでは検出できない多くの事例を検出した
– CloneNotifierと比較し, 精度は高かった
– ただし, 結果が排他的のため, 組み合わせて使う方が
望ましい
• 今後の課題
– より多くのプロジェクトに対する評価
– ユーザ調査, インタフェース等の改良
– 両システムを統合した場合の評価
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