[论文解读] Collecting Graphical Abstract Views of Mercury Program Executions

Erwan Jahier|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2000

Software Engineering Research被引用 2

一句话总结

本文提出 Collect，一个基于 Mercury 跟踪系统的高级操作符，使开发者能够轻松创建用于可视化程序执行过程的监控工具。仅需编写几十行代码，用户即可生成诸如证明树、控制流图和动态调用图等图形抽象，作为软件可视化工具的前端界面，且该方法可移植至任何具备追踪器的编程语言。

ABSTRACT

A program execution monitor is a program that collects and abstracts information about program executions. The operator is a high level, general purpose primitive which lets users implement their own monitors. Collect is built on top of the Mercury trace. In previous work, we have demonstrated how this operator can be used to efficiently collect various kinds of statistics about Mercury program executions. In this article we further demonstrate the expressive power and effectiveness of by providing more monitor examples. In particular, we show how to implement monitors that generate graphical abstractions of program executions such as proof trees, control flow graphs and dynamic call graphs. We show how those abstractions can be easily modified and adapted, since those monitors only require several dozens of lines of code. Those abstractions are intended to serve as front-ends of software visualization tools. Although is currently implemented on top of the Mercury trace, none of its underlying concepts depend of Mercury and it can be implemented on top of any tracer for any programming language.

研究动机与目标

• 提供一种灵活、高级的机制，用于监控和可视化 Mercury 程序的执行过程。
• 证明可通过使用 Collect 操作符，仅用极少代码即可生成复杂的程序行为图形抽象。
• 通过将执行追踪抽象为人类可读的图表，实现软件可视化前端的创建。
• 表明其底层概念与 Mercury 无关，因此可适用于任何具备追踪器的编程语言。

提出的方法

• 使用 Collect 操作符作为通用原原子，定义自定义监控器，以从 Mercury 追踪中提取并结构化执行数据。
• 监控器通过几十行代码实现，用于生成特定的图形抽象，如证明树和控制流图。
• 该方法利用 Mercury 的追踪系统捕获运行时执行细节，并将其转换为结构化的视觉表示。
• 通过分析执行追踪中的调用模式、控制流和逻辑依赖关系，生成图形抽象。
• 该方法支持可扩展性，可轻松修改和适应不同分析需求的可视化。
• 设计在概念上与语言无关，仅依赖于追踪器接口，因此可轻松移植到其他语言。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否使用类似 Collect 的高级操作符，仅用极少代码生成程序执行过程的有意义图形抽象？
• RQ2 Collect 在以可视化形式表示复杂程序行为（如控制流和逻辑证明）方面效果如何？
• RQ3 相同的监控基础设施在多大程度上能够支持多种可视化类型，如调用图和证明树？
• RQ4 该方法能否超越 Mercury，推广至其他具备追踪支持的编程语言？
• RQ5 当需求变更时，生成的可视化在可维护性和可适应性方面表现如何？

主要发现

• Collect 仅用几十行代码即可生成复杂的图形抽象，如证明树、控制流图和动态调用图。
• 生成的可视化效果良好，可作为软件可视化工具的有效前端，提升对程序的理解。
• 该方法高度可适应，可轻松修改抽象以满足不同的分析需求。
• Collect 的核心概念与 Mercury 无关，因此该方法可适用于任何具备兼容追踪器的编程语言。
• 该方法表明，轻量级、领域特定的监控器可有效提取并结构化执行数据以供可视化。