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ICST 2015
Symbolic Execution Track
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay
1
2015.7.4
紹介者:村上 仁
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
紹介する論文
Symbolic Execution Track
1. Conceptualization and Evaluation of
Component-based Testing Unified with Visual
GUI Testing: an Empirical Study
2. Postconditioned Symbolic Execution
3. Generating Succinct Test Cases using Don’t
Care Analysis
2SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
著者:
Emil Alégroth, Zebao Gao, Rafael A.P. Oliveira and Atif
Memon
紹介者:
村上 仁
3
Conceptualization and Evaluation of
Component-based Testing Unified with
Visual GUI Testing: an Emprical Study
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Conceptualization and Evaluation of Component-based Testing Unified with Visual GUI Testing
概要
■Component-based Graphical User
Interface testing:
・特定のプログラミング言語
・Applications Under Test(AUT)での使用に制限
・VGTより3倍速く、ロバスト
・AUTをユーザー操作に依らず、アプローチする
ので、受け入れテストではなく、システムテスト
に向いている。
4SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Conceptualization and Evaluation of Component-based Testing Unified with Visual GUI Testing
概要
■Visual GUI testing(VGT):
・画像認識など視覚的なアサーションを実施し、
component-basedに比べて柔軟性がある。
・実行が遅い。
・ユーザー操作と同じようにAUTにアプローチする
ので、受け入れテストにも、システムテストにも
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5SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Conceptualization and Evaluation of Component-based Testing Unified with Visual GUI Testing
VGT GUITARの概要
・GUITAR(モデルベースの自動テスト)と
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GUITAR:Component-based approach
VGT GUITAR :VGT approach
6SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Conceptualization and Evaluation of Component-based Testing Unified with Visual GUI Testing
論文:Fig1引用
所感
・GUIを自動テストのアプローチとして、
Component-based approachとVGT approrchの
良いとこどりをするのが良いということはわかった
が、どうやって実現しているかまでは読み取れま
せんでした。
・この論文はGUI Testing Trackの内容のような
気がしました。
7SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Conceptualization and Evaluation of Component-based Testing Unified with Visual GUI Testing
著者:
Qiuping Yi, Zijiang Yang, Shengjian Guo, Chao Wang,
Jian Liu and Chen Zhao
紹介者:
村上 仁
8
Postconditioned Symbolic Execution
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Postconditioned Symbolic Execution
概要
Symbolic Executionは有界の深さの徹底的なパスカ
バレッジを達成するために、体系的にテスト入力を
生成するための強力な技術
↓
実用化には、多くの場合、パスの爆発(分岐条件の数
が指数関数的になる)によって制限される
↓
パス爆発の問題を軽減するために、Postconditioned
Symbolic Executionと呼ばれる新しい冗長除去方法
を提案
9SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Postconditioned Symbolic Execution
Postconditioned Symbolic Executionとは
・複数の実行で共有するパスサフィックスを
特定し、テスト生成中に重複を排除
・KLEEのSymbolic Executionエンジンに実装
・動的に計算された事後条件により探索空間
を減少させることなく、冗長パスを排除
*Preconditioned symbolic executionは
事前に条件を慎重に定義する必要がある
・標準的なSymbolic Executionに相当する
パスカバレッジを保持
10SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Postconditioned Symbolic Execution
Postconditioned Symbolic Executionの例
11
1: if (a<=0) res = res+1;
2: else res = res-1;
...
3: if (b<=0) res = res+2;
4: else res = res-2;
...
5: if (c<=0) res = res+3;
6: else res = res-3;
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8
----------------------------------
1 1 1 1 2 2 2 2
| | | | | | | |
3 3 4 4 3 3 4 4
| | | | | | | |
5 6 5 6 5 6 5 6
| | | | | | | |
----------------------------------
Fig. 1. A program with three branches and eight paths.
共有されている
Postconditioned Symbolic Executionでは、
一度実行したパスは再び実行しない
一般的な探索例
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Postconditioned Symbolic Execution
論文:Fig1引用
まとめ
・Postconditioned Symbolic Execution:
複数のテストの実行で共有される共通パス
サフィックスを識別し、排除することが
できる新たな冗長性除去方法
・今後は、より効果的な冗長性の検出、
冗長性除去と、計算コストのトレードオフを検討
する予定
・高速並列アルゴリズムを開発する予定
12SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Postconditioned Symbolic Execution
所感
・Symbolic Executionのパス爆発に対応する手法
実行時間の短縮になるだけでなく、
ツール側で必要のないパスを排除してくれれば、
確認項目も少なくなることが期待できる。
・ただし、Symbolic Executionのツールを使うには、
アルゴリズムを理解したりする必要があり、
検証が必要だと思われる。
13SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Postconditioned Symbolic Execution
著者:
Cuong Nguyen, Hiroaki Yoshida, Mukul Prasad,
Indradeep Ghosh and Koushik Sen
紹介者:
村上 仁
14
Generating Succinct Test Cases
using Don’t Care Analysis
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Generating Succinct Test Cases using Don’t Care Analysis
Symbolic Executionの研究では、バグを見つける能力
について注目されているが、生成されるテストケース
の品質とユーザビリティは置き去りにされていること
が多い。
↓
生成されたテストケースを解釈するのは容易でない
↓
Don’t Care Analysisというテストケース低減法を提案
特徴)テストケースのサイズが小さい
元のテストケースと同じコードカバレッジ
15
概要
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Generating Succinct Test Cases using Don’t Care Analysis
・テストケースを生成する手法
・抽象的にパスの制約を収集しながら、
プログラム内のすべてのパスを探索する
・制約ソルバーを用いて制約を満たす
入力値を生成する
制約ソルバー:変数の適合する範囲値を求める機能
16
Symbolic Execution(記号実行)の概要
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Generating Succinct Test Cases using Don’t Care Analysis
論文:Fig2引用
■テストケース生成例
17
テストケース生成例
1 // PC: c[i] == i
2 char c[100];
3 unsigned char i = 0;
4 c[0] = 0;
5 c[1] = 0; // don’t care
6 ... // don’t care
7 c[99] = 0; // don’t care
8 foo(i, c);
Listing 2: Generated Test Case 01.
1 // PC: c[i] != i && c[i] == i+1
2 char c[100];
3 unsigned char i = 1;
4 c[0] = 0; // don’t care
5 c[1] = 2;
6 ... // don’t care
7 c[99] = 0; // don’t care
8 foo(i, c);
Listing 3: Generated Test Case 02.
1 // PC: c[i] != i && c[i] != i+1
2 char c[100];
3 unsigned char i = 0;
4 c[0] = 2;
5 c[1] = 0; // don’t care
6 ... // don’t care
7 c[99] = 0; // don’t care
8 foo(i, c);
Listing 4: Generated Test Case 03.
1
2
3
4
102
103
1
2
3
4
102
103
1
2
3
4
102
103
それぞれのテストケースで、
99/103行がパス条件等は無関
係→無視できる
Don’t Care Analysisでは、こ
の変数を無視する
→無駄な代入文を除去できる
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Generating Succinct Test Cases using Don’t Care Analysis
18
Don’t Care Analysisの概要
Don’t Care Analysisを
ビットベクトルと
SMTソルバーへ統合
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Generating Succinct Test Cases using Don’t Care Analysis
論文:Fig3引用
論文:Fig5引用
①変換された簡略化式に影響しないどうでも良い変数
を探す
↓
②booleanリテラルのCNF式に変換された簡略化式
から、どうでも良いセットを検索する(DCCSEACH)
↓
③局所的な最大セットを検索するL(MSEARCH)
19
Don’t Care Analysisの概要
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Generating Succinct Test Cases using Don’t Care Analysis
・Don’t Care Analysis をKLEE symbolic executor
のプラグインとして実装
-STPやKLEEのSMTソルバーの一部として統合
・DCCSearchとLMSearchはSATエンジンに実装
・素のテストケース生成アルゴリズムに比べて、
1/50のテストケースが生成できた
20
まとめ
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Generating Succinct Test Cases using Don’t Care Analysis
・生成されたテストケースやテスト結果を
扱いやすくする、見やすくするということに
焦点を当てているのが興味深い。
・今後汎用的に使えるようになるのを期待する。
21
所感
SIGSTJ_ICST2015まるわかりDay!_Symbolic Execution Track
Generating Succinct Test Cases using Don’t Care Analysis

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