王砺磊 ¹,曾霞¹ ,林望^2,3 ,陈鑫⁴ , 杨争峰¹

1. 华东师范大学上海市高可信计算重点实验室, 上海 200062; 2. 温州大学数学与信息科学学院, 温州 325035;3. 中国科学院数学与系统科学研究院数学机械化重点实验室,北京100190; 4. 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室, 南京 210023

出版日期:2017-07-25发布日期:2017-09-30

An Automatic Generation Tool of Test Case for Numerical Program Based on Polynomial Constraint Solving

WANG Lilei ¹, ZENG Xia ¹ ,LIN Wang ^2,3 ,CHEN Xin⁴ ,YANG Zhengfeng¹

1. Shanghai Key Laboratory of Trustworthy Computing, East China Normal University, Shanghai 200062; 2. College of Mathematics and Information Science, Wenzhou University, Wenzhou 325035; 3. Key Laboratory of Mathematics Mechanization, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190;4. State Key Laboratory for Novel Software Technology, Nanjing University, Nanjing 210023

Online:2017-07-25Published:2017-09-30







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现有的基于符号执行的测试用例自动生成技术存在不足之处: 由于精度限制和非线性约束求解的复杂性,符号执行在遇到复杂的非线性浮点约束时效果并不理想.针对这一现状,给出了一个基于多项式约束求解和区间验证的测试用例生成算法.对于复杂非线性约束难以求解的问题,采用基于低秩矩量矩阵恢复的多项式系统求解方法,该方法对于含有等式和不等式的多项式系统,相较于其他方法求解速度更快,更适合大规模问题的求解;对于浮点约束求解不准确的问题, 采用基于区间分析的验证算法来计算包含精确实解的区间,基于该区间给出测试用例,可以避免浮点计算的不准确和异常.结合该算法和符号执行工具KLEE-FP实现了一个测试用例自动生成工具ATCase (automatically generate test case),它能够分析数值程序中的路径并自动生成满足路径约束的测试用例. 在两个开源软件库中的2两个复杂的真实程序上运行的实验结果表明ATCase相比KLEE-FP 所使用的STP求解器,能快速生成具有更高覆盖率的测试用例,特别是在处理相对复杂的非线性约束时,优势更加明显.

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