言語モデルを使ってコンパイラのバグ隔離を改善する
新しい方法が言語モデルを活用してコンパイラのバグ特定を強化してる。
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コンパイラは信頼できるソフトウェアシステムを作るのに重要な役割を果たしてるけど、バグがあったら深刻な問題に繋がることがある。だから、これらのバグを早く効果的に見つけて修正することが大事なんだ。ただ、コンパイラのバグを見つけるのは難しいことが多くて、何が間違ったのかの情報が限られてることが多い。
この問題に対処する一般的な方法の一つが、テストプログラムの変異なんだ。これは失敗したテストプログラム(コンパイラのバグを引き起こすやつ)を取り、変更を加えて合格するテストプログラム(バグを引き起こさないやつ)を作ることだ。これを比べることで、開発者はどの部分が問題かを特定できるんだ。
バグ孤立の課題
今のコンパイラのバグを孤立させるための方法には課題がある。既存の戦略は様々なテストプログラムを生成するのが難しく、開発者の手作業がかなり必要になることが多い。例えば、あるアプローチはシンプルな変更しか許さなかったり、別のはプログラムの最も関連性の高い部分に焦点を当てなかったりするんだ。
これが、問題を特定するための様々なテストプログラムを効果的に作るのを難しくしてる。さらに、これらの方法はプログラムの動作に関する重要な情報を見逃したり、未知のエラーを引き起こす可能性もある。全体として、これらの制限はコンパイラのバグを孤立させるためのより良い戦略が必要であることを示してる。
大規模言語モデルの活用
最近、高度な言語モデルの開発がこれらの課題に対処する新しい可能性を開いてる。ChatGPTのような言語モデルはコードを生成できて、膨大なプログラミングデータで訓練されてる。これにより、バグを孤立させるためのより多様で効果的なテストプログラムを生成できるかもしれない。
でも、これらのモデルを直接使うのは問題がある。モデルに役立つコードを生成させるための明確で有用なプロンプトを作るのが簡単じゃないんだ。しかも、コンパイラのバグは異なるアプローチを必要とすることが多いから、状況に応じて適切なプロンプトを選ぶのが重要なんだ。
提案されたアプローチ
これらの言語モデルをうまく活用するために、新しい方法が3つの主要な要素で設計されてる。
1. 明確なプロンプトの作成
最初の要素は、明確で具体的なプロンプトを作ることに焦点を当ててる。効果的なプロンプトは、言語モデルが必要な変異を生成するのを導くんだ。コードを分析してその構造を理解することで、この方法は重要な変数や変更すべきエリアを特定できる。
2. 記憶したプロンプトの選択
2つ目の要素は、過去の成功から学ぶシステムを含んでる。このシステムはどのプロンプトが特定のタイプのバグに対してうまくいったかの記録を保つんだ。それを使って未来の賢い選択をすることで、過去の経験をもとに役立つ変異を生成する能力を継続的に向上させる。
3. テストプログラムの検証
最後の要素は、生成されたテストプログラムが有効で未定義の動作がないことを確認することに向けられてる。これにより、潜在的な問題を早期に特定できて、プロセスの後でエラーが発生するリスクを減らせる。
提案された方法の効果
言語モデルを使った新しいアプローチは、既存の戦略と比較して有望な結果を示してる。人気のあるコンパイラからのリアルなバグを多数含む試験で、新しい方法は従来のアプローチに比べてかなりの数の追加バグを孤立させた。これは、新しい要素、特にプロンプトの選択の注意深さとテストプログラムの検証がバグ孤立プロセスを大幅に改善できることを示してる。
結論
要するに、コンパイラのバグを孤立させるプロセスは、ソフトウェアシステムの品質を維持するために必須なんだ。既存の方法の限界は、この分野での改善の必要性を浮き彫りにしてる。高度な言語モデルの導入は、これらの課題に対処する新しい視点を提供してくれる。明確なプロンプト作成、賢い選択戦略、徹底的な検証を含む方法を開発することで、バグ孤立の効果を大きく向上させることができる。
この新しいアプローチは、より良い結果を提供するだけでなく、必要な手作業を最小限に抑えて、将来のより効率的なデバッグプロセスの道を開くんだ。言語モデルの進展は、バグ孤立技術のさらなる探求と洗練の可能性を約束していて、将来的にさらに効果的な解決策につながるかもしれない。
タイトル: Isolating Compiler Bugs by Generating Effective Witness Programs with Large Language Models
概要: Compiler bugs pose a significant threat to safety-critical applications, and promptly as well as effectively isolating these bugs is crucial for assuring the quality of compilers. However, the limited availability of debugging information on reported bugs complicates the compiler bug isolation task. Existing compiler bug isolation approaches convert the problem into a test program mutation problem, but they are still limited by ineffective mutation strategies or high human effort requirements. Drawing inspiration from the recent progress of pre-trained Large Language Models (LLMs), such as ChatGPT, in code generation, we propose a new approach named LLM4CBI to utilize LLMs to generate effective test programs for compiler bug isolation. However, using LLMs directly for test program mutation may not yield the desired results due to the challenges associated with formulating precise prompts and selecting specialized prompts. To overcome the challenges, three new components are designed in LLM4CBI. First, LLM4CBI utilizes a program complexity-guided prompt production component, which leverages data and control flow analysis to identify the most valuable variables and locations in programs for mutation. Second, LLM4CBI employs a memorized prompt selection component, which adopts reinforcement learning to select specialized prompts for mutating test programs continuously. Third, a test program validation component is proposed to select specialized feedback prompts to avoid repeating the same mistakes during the mutation process. Compared with state-of-the-art approaches over 120 real bugs from GCC and LLVM, our evaluation demonstrates the advantages of LLM4CBI: It can isolate 69.70%/21.74% and 24.44%/8.92% more bugs than DiWi and RecBi within Top-1/Top-5 ranked results. We also demonstrate that the LLMs component used in LLM4CBI can be easily replaced while still achieving reasonable results.
著者: Haoxin Tu, Zhide Zhou, He Jiang, Imam Nur Bani Yusuf, Yuxian Li, Lingxiao Jiang
最終更新: 2024-05-08 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://arxiv.org/abs/2307.00593
ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2307.00593
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。
参照リンク
- https://www.michaelshell.org/
- https://www.michaelshell.org/tex/ieeetran/
- https://www.ctan.org/pkg/ieeetran
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- https://www.michaelshell.org/contact.html
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- https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=64682
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- https://mirror.ctan.org/biblio/bibtex/contrib/doc/
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