本發(fā)明涉及軟件工程和軟件測試領(lǐng)域，特別是涉及一種針對多層次中間表示mlir編譯器的測試方法。

背景技術(shù)：

1、mlir(多層次中間表示)是llvm推出的創(chuàng)新性程序中間表示，旨在解決特定領(lǐng)域編譯器開發(fā)的問題。

2、作為編譯器開發(fā)的基礎(chǔ)架構(gòu)，mlir編譯器的缺陷可能會影響到基于其構(gòu)建的領(lǐng)域特定編譯器。而作為高級語言和低級語言的橋梁，編譯器在如今的軟件生態(tài)中占據(jù)重要地位，其缺陷的危害已經(jīng)在很多研究中被證實(shí)。也因此，確保mlir編譯器的質(zhì)量至關(guān)重要。

3、由于mlir豐富的語法語義，以及語言特性，使得已有的編譯器測試工作無法使用于mlir編譯器的測試。已有的mlir編譯器測試工作mlirsmith通過隨機(jī)生成mlir測試程序來檢測mlir編譯器基礎(chǔ)設(shè)施中的缺陷。具體來說，mlirsmith將隨機(jī)程序的生成過程分為兩個階段：1)測試程序模版生成：mlirsmith使用mlir文法生成程序模版，以確保最終生成的mlir程序符合mlir的語法正確性；2)測試程序?qū)嵗簃lirsmith按照mlir的語義約束對第一步生成的mlir程序模版進(jìn)行填充，以確保生成的mlir程序符合mlir的語義合法性。

4、mlirsmith雖然在一定程度上提高了對mlir編譯器缺陷的檢測能力，但其還存在一定缺陷。具體來說，mlirsmith采用隨機(jī)策略生成mlir測試程序，導(dǎo)致其對測試輸入空間的探索不夠高效和充分，從而限制了其缺陷檢測能力。同時，mlirsmith支持的方言和操作數(shù)量有限，而支持新的方言和操作需要龐大的工作量，也非常容易出錯。

5、因此，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)包括：1)現(xiàn)有方法mlirsmith采用隨機(jī)方式生成測試程序，導(dǎo)致其對測試輸入空間的探索不夠高效充分，2)mlirsmith支持的方言和操作數(shù)量有限，并且難以手動進(jìn)行擴(kuò)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、解決現(xiàn)有mlir編譯器測試方法mlirsmith面臨的測試輸入空間探索缺乏指導(dǎo)問題以及突破現(xiàn)有方法的技術(shù)局限性，本發(fā)明提出一種基于依賴分析的mlir編譯器測試方法，首次提出對測試程序的程序依賴進(jìn)行分析，通過收集測試程序中程序依賴的模式，以此來指導(dǎo)mlir編譯器測試的方法。

2、為了達(dá)成上述發(fā)明目的，本發(fā)明利用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明提出了一種基于依賴分析的mlir編譯器測試方法，包括：

4、執(zhí)行初始化階段的處理，包括進(jìn)行種子池初始化，生成待測mlir程序，進(jìn)行待測mlir程序的操作依賴覆蓋初始化，使得種子池中的待測mlir程序的操作依賴覆蓋滿足測試過程中檢測到新增的mlir程序的操作依賴覆蓋；所述操作依賴覆蓋為參與測試的所有操作依賴模式的數(shù)量和所有可能的測試程序集合中的操作依賴模式數(shù)量的比值，

5、執(zhí)行種子選取和變異階段的處理，包括從種子池中選擇一個種子即隨機(jī)的待測試mlir程序，對所述的待測試mlir程序進(jìn)行變異，利用變異算子進(jìn)行測試程序中操作依賴關(guān)系修改，達(dá)到操作依賴覆蓋期望值，從而得到變異后的測試程序；

6、執(zhí)行編譯器測試和種子入庫階段的處理，包括將所述種子選取和變異階段得到的變異的待測試mlir程序作為mlir編譯器的輸入，利用所述待測試mlir程序進(jìn)行指定pass序列編譯，進(jìn)行mlir編譯器測試；評估m(xù)lir程序的操作依賴覆蓋，以確定是否將新的mlir程序加入種子池，進(jìn)行種子入庫。

7、給定測試用例集t的操作依賴覆蓋表示為：

8、

9、其中，gt表示mlir程序t的操作依賴圖，表示在gt中所有d步可達(dá)性下的程序操作依賴模式，表示所有可能的測試程序的集合，表示給定用例集t下所有程序t對應(yīng)的操作依賴圖的操作依賴模式的集合，表示所有可能的mlir測試程序t'對應(yīng)的操作依賴圖的操作依賴模式的集合。

10、操作依賴覆蓋包括操作數(shù)據(jù)依賴和操作控制依賴，操作依賴模式為一個子圖。

11、利用四種變異算子中的任一種算法進(jìn)行測試程序中操作依賴關(guān)系修改，其中的四種變異算子包括：

12、添加操作：向mlir程序的操作依賴圖中添加一個操作實(shí)例，構(gòu)建和該實(shí)例相關(guān)的操作控制依賴和操作數(shù)據(jù)依賴；

13、刪除操作：刪除mlir程序的操作依賴圖中的一個操作實(shí)例，刪除該操作實(shí)例提供的數(shù)據(jù)依賴和控制依賴，并修復(fù)刪除操作破壞的數(shù)據(jù)依賴；

14、修改數(shù)據(jù)依賴：修改mlir程序的操作依賴圖中的數(shù)據(jù)依賴邊，維持控制依賴邊不變；

15、修改控制依賴：修改mlir程序的操作依賴圖中的控制依賴邊，并維持?jǐn)?shù)據(jù)依賴邊不變。

16、若mlir編譯器發(fā)生崩潰，則檢測到了一個編譯器缺陷，將復(fù)現(xiàn)該缺陷的必要信息記錄下來，同時返回種子選取和變異階段步驟；若沒有發(fā)生編譯器缺陷，則得到一組mlir編譯測試程序。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和所達(dá)成的積極技術(shù)效果如下：

18、1)提高了覆蓋收集和編譯器編譯程序的效率，同時能夠有效檢測mlir編譯器中的缺陷；

19、2)提升了測試的效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于依賴分析的mlir編譯器測試方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于依賴分析的mlir編譯器測試方法，其特征在于，給定測試用例集t的操作依賴覆蓋表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于依賴分析的mlir編譯器測試方法，其特征在于，所述操作依賴覆蓋包括操作數(shù)據(jù)依賴和操作控制依賴，操作依賴模式為一個子圖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于依賴分析的mlir編譯器測試方法，其特征在于，利用四種變異算子中的任一種算法進(jìn)行測試程序中操作依賴關(guān)系修改，其中的四種變異算子包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于依賴分析的mlir編譯器測試方法，其特征在于，若mlir編譯器發(fā)生崩潰，則檢測到了一個編譯器缺陷，將復(fù)現(xiàn)該缺陷的必要信息記錄下來，同時返回種子選取和變異階段步驟；若沒有發(fā)生編譯器缺陷，則得到一組mlir編譯測試程序。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于依賴分析的MLIR編譯器測試方法，進(jìn)行種子池的初始化，以生成待測MLIR程序，對待測MLIR程序的操作依賴覆蓋進(jìn)行初始化；從種子池中隨機(jī)選擇一個種子作為測試程序，在四種變異算子中隨機(jī)一種變異算子進(jìn)行變異；以變異后的測試程序作為MLIR編譯器的輸入，并隨機(jī)指定pass序列分步編譯該程序，以測試MLIR編譯器；對測試程序中出現(xiàn)的操作依賴覆蓋進(jìn)行分析，若測試程序使操作依賴覆蓋提升，則將提升操作依賴覆蓋的程序加入種子池中，并以此實(shí)現(xiàn)MLIR編譯器測試。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提高了覆蓋收集和編譯器編譯程序的效率，能夠有效檢測MLIR編譯器中的缺陷。

技術(shù)研發(fā)人員：陳俊潔,索宸耀,姜佳君,趙英全,王建榮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6