面向真实错误程序的高阶变异错误定位技术研究

Mutation-based fault localization, which uses mutation testing to locating program faults, can precisely find the fault position of programs with simple or artificial faults. However, when applied to real complex faulty programs, there is a problem of lower fault localization accuracy compared with traditional Coverage-based Fault Localization. In order to solve this problem, this project tries to study a higher-order mutation fault localization technique for real-fault programs, which includes the studies of measurement of the validity of higher-order mutants for fault location, search and machine learning based higher-order mutants generation, and the measurement of statements' faulty probability under higher-order mutation. Furthermore, aiming at the high cost of mutation execution in higher-order mutation fault localization technique, this project will also study the optimization method of mutant's execution process to improve execution efficiency and provide solutions for implementing a high-efficiency and high-precision fault localization technique for industrial programs.

基于变异的错误定位是一种利用变异测试进行错误定位的技术，在定位人工模拟错误或简单的实际错误时有着很高的精度，但应用在真实复杂错误程序时出现了不如传统基于频谱的错误定位精度高的问题。为解决该问题，本课题拟从面向错误定位的高阶变异体有效性度量、基于搜索与机器学习的高阶变异体生成、高阶变异下的语句出错可能性度量等多个方面展开研究，探讨一种面向真实错误程序的高阶变异错误定位技术。更进一步，针对高阶变异错误定位技术变异体执行开销大的问题，本课题还将研究变异体执行优化方法，提高执行效率，为实现一种面向实际工业程序的高效率高精度错误定位技术提供思路。

软件自动化错误定位是软件工程领域关注的重要问题，是保障软件质量，构建高可信软件系统的关键环节。其中基于变异的错误定位技术(Mutation-Based Fault Localization， MBFL)是一种比较新的利用变异测试信息进行自动化软件错误定位的技术。传统MBFL技术使用一阶变异体去进行错误定位，在定位人工模拟错误或简单的实际错误时有着很高的精度，但应用在真实复杂错误程序时出现了定位精度不高的问题。..为解决该问题，本课题研究了一种面向真实错误程序的高阶变异错误定位技术，从能够模拟真实错误的高阶变异体生成、面向错误定位的高阶变异体有效性度量、高阶变异下的语句出错可能性度量、结合变异体和测试用例的执行开销约减等多个方面展开了深入研究，取得了丰硕的研究成果。..通过基金委对本项目的资助，项目负责人在2020年年底晋升副教授，组建了具有一定特色的研究队伍。在项目资助下，课题组以第一作者或通讯作者发表学术论文18篇，包含SCI TOP论文3篇，CCF B类论文6篇，CCF C类论文4篇，CCF A类中文期刊论文1篇，开发出5个错误定位原型工具，申请1项国家发明专利，培养了2名博士研究生和11名硕士研究生。