深度学习最近在程序分析任务（例如错误检测）方面取得了最初的成功。缺乏真正的错误，大多数现有的作品通过将合成错误注入正确的程序来构建培训和测试数据。尽管达到了高测试精度（例如90％），但发现所得的错误检测器在实践中令人惊讶地无法使用，即用于扫描真实软件存储库时<10％的精度。在这项工作中，我们认为这种巨大的性能差异是由分布变化引起的，即实际错误分布与用于训练和评估检测器的合成错误分布之间的基本不匹配。为了应对这一关键挑战，我们建议在两个阶段训练一个错误检测器，首先是合成错误分布，以使模型适应错误检测域，然后在真实的错误分布上调整模型，以将模型驱动到真实分布。在这两个阶段中，我们利用多任务层次结构，焦点损失和对比度学习来进一步提高性能。我们对三种经过广泛研究的错误类型进行了广泛的评估，为此，我们仔细设计了新的数据集，以捕获真正的错误分布。结果表明，我们的方法实际上是有效的，并且可以成功地减轻分配的转变：我们学到的检测器在测试集和最新版本的开源存储库中都表现出色。我们的代码，数据集和模型可在https://github.com/eth-sri/learning-real-bug-detector上公开获取。

在开源存储库中发现的真正错误修复似乎是学习本地化和修复实际错误的理想来源。但是，缺乏大规模的错误修复集合使过去难以有效利用过去的较大神经模型的真正错误修复。相比之下，人工错误 - 通过突变现有源代码产生的人为错误可以轻松地以足够的规模获得，因此在培训现有方法时通常是首选的。尽管如此，在面对真正的错误时，经过对人造错误的培训的本地化和维修模型通常在表现不佳。这就提出了一个问题，是否在实际错误修复程序上培训的错误本地化和维修模型在本地化和维修实际错误方面更有效。我们通过引入Realit，这是一种预先培训和预先计算方法，以有效地学习从真正的错误修复中进行本地化和修复真实的错误来解决这个问题。 Realit首先是在传统突变操作员产生的大量人造错误上进行的，然后在较小的一组实际错误修复程序上进行了微调。微调不需要对学习算法进行任何修改，因此可以轻松地在各种培训方案中用于错误定位或维修（即使实际培训数据很少）。此外，我们发现，对使用真实错误修复的培训在经验上几乎使现有模型在实际错误上的本地化性能翻了一番，同时维护甚至改善了维修性能。

基于机器学习的程序分析最近显示了整合正式和概率推理对辅助软件开发的承诺。但是，在没有大型注释的语料库的情况下，培训这些分析是挑战性的。为了解决这个问题，我们呈现Buglab，一种自我监督学习的错误检测和修复方法。Buglab Co-Trains两种型号：（1）检测仪模型，用于检测和修复代码中的错误，（2）选择器模型，了解为探测器创建用于训练数据的错误代码。在2374个真实错误的测试数据集上，Buglab的Python实现在基线方法上提高了30％，并在开源软件中找到19个以前未知的错误。

在源代码中自动定位易受攻击的陈述至关重要，以确保软件安全性和缓解开发人员的调试工作。这在当今软件生态系统中变得更加重要，其中易受攻击的代码可以在像GitHub这样的软件存储库中轻松且无意中流动。在这类数百万的代码行中，传统的静态和动态方法争取缩放。虽然基于机器学习的方法在这样的设置中看起来很有希望，但大多数工作都在较高的粒度下检测到脆弱的代码 - 在方法或文件级别。因此，开发人员仍然需要检查大量代码以找到需要修复的弱势陈述。本文提出了一种新的集合学习方法来定位脆弱的陈述。我们的模型结合了基于图形的基于序列的神经网络，以成功捕获程序图的本地和全局上下文，并有效地了解代码语义和易受攻击的模式。为了研究天鹅绒的效果，我们使用了一个现成的合成数据集和最近发布的现实世界数据集。在静态分析设置中，未提前检测到易受攻击功能，Velvet可以实现4.5倍的性能，而不是真实世界数据上的基线静态分析仪。对于孤立的漏洞本地化任务，在我们假设特定漏洞声明未知的同时知道函数的漏洞，我们将天鹅绒与几个神经网络进行比较，这些内部网络也参加了本地和全局代码背景。天鹅绒分别达到99.6％和43.6％的13.6％，分别在合成数据和现实世界数据上实现了高精度，优于基线深度学习模型5.3-29.0％。

深层神经网络（DNN）越来越多地用于软件工程和代码智能任务。这些是强大的工具，能够通过数百万参数从大型数据集中学习高度概括的模式。同时，它们的大容量可以使他们容易记住数据点。最近的工作表明，当训练数据集嘈杂，涉及许多模棱两可或可疑的样本时，记忆风险特别强烈表现出来，而记忆是唯一的追索权。本文的目的是评估和比较神经代码智能模型中的记忆和概括程度。它旨在提供有关记忆如何影响神经模型在代码智能系统中的学习行为的见解。为了观察模型中的记忆程度，我们为原始训练数据集增加了随机噪声，并使用各种指标来量化噪声对训练和测试各个方面的影响。我们根据Java，Python和Ruby Codebase评估了几种最先进的神经代码智能模型和基准。我们的结果突出了重要的风险：数百万可训练的参数允许神经网络记住任何包括嘈杂数据，并提供错误的概括感。我们观察到所有模型都表现出某些形式的记忆。在大多数代码智能任务中，这可能会很麻烦，因为它们依赖于相当容易发生噪声和重复性数据源，例如GitHub的代码。据我们所知，我们提供了第一个研究，以量化软件工程和代码智能系统领域的记忆效应。这项工作提高了人们的意识，并为训练神经模型的重要问题提供了新的见解，这些问题通常被软件工程研究人员忽略。

反向工程师受益于二进制中的标识符（例如函数名称）的存在，但通常将其删除以释放。训练机器学习模型自动预测功能名称是有希望的，但从根本上讲很难：与自然语言中的单词不同，大多数函数名称仅出现一次。在本文中，我们通过引入极端功能标签（XFL）来解决此问题，这是一种极端的多标签学习方法，可为二进制功能选择适当的标签。 XFL将函数名称分为代币，将每个功能视为具有自然语言标记文本的问题的信息标签。我们将二进制代码的语义与通过dexter进行标签，这是一种新颖的函数，将基于静态分析的特征与来自呼叫图的本地上下文和整个二进制的全局上下文相结合。我们证明，XFL/Dexter在Debian Project的10,047个二进制数据集上的功能标签上优于最新技术，获得了83.5％的精度。我们还研究了XFL与文献中的替代二进制嵌入的组合，并表明Dexter始终为这项任务做得最好。结果，我们证明了二进制函数标记可以通过多标签学习有效地措辞，并且二进制函数嵌入得益于包括明确的语义特征。

Automated software debugging is a crucial task for improving the productivity of software developers. Many neural-based techniques have been proven effective for debugging-related tasks such as bug localization and program repair (or bug fixing). However, these techniques often focus only on either one of them or approach them in a stage-wise manner, ignoring the mutual benefits between them. In this work, we propose a novel unified \emph{Detect-Localize-Repair} framework based on a pretrained programming language model CodeT5 to seamlessly address these tasks, named CodeT5-DLR. Specifically, we propose three objectives to adapt the generic CodeT5 for debugging: a bug detection objective to determine whether a given code snippet is buggy or not, a bug localization objective to identify the buggy lines, and a program repair objective to translate the buggy code to its fixed version. We evaluate it on each of these tasks and their combined setting on two newly collected line-level debugging datasets in Java and Python. Extensive results show that our model significantly outperforms existing baselines from both NLP and software engineering domains.

构建静态呼叫图需要在健全和精度之间进行权衡。不幸的是，用于构建呼叫图的程序分析技术通常不精确。为了解决这个问题，研究人员最近提出了通过机器学习为静态分析构建的后处理呼叫图所授权的呼叫图。机器学习模型的构建是为了通过在随机森林分类器中提取结构特征来捕获呼叫图中的信息。然后，它消除了预测为误报的边缘。尽管机器学习模型显示了改进，但它们仍然受到限制，因为它们不考虑源代码语义，因此通常无法有效地区分真实和误报。在本文中，我们提出了一种新颖的呼叫图修剪技术AutoRoprouner，用于通过统计语义和结构分析消除呼叫图中的假阳性。给定一个由传统静态分析工具构建的呼叫图，AutoProuner采用基于变压器的方法来捕获呼叫者与呼叫图中每个边缘相关的呼叫者和Callee函数之间的语义关系。为此，AutoProuner微型调节模型是在大型语料库上预先训练的代码模型，以根据其语义的描述表示源代码。接下来，该模型用于从与呼叫图中的每个边缘相关的功能中提取语义特征。 AutoProuner使用这些语义功能以及从呼叫图提取的结构特征通过馈送前向神经网络分类。我们在现实世界程序的基准数据集上进行的经验评估表明，AutoProuner的表现优于最先进的基线，从而改善了F量级，在识别静态呼叫图中识别错误阳性边缘方面，高达13％。

代码克隆是实现类似功能的代码段对。克隆检测是自动源代码理解的基本分支，在重构建议，窃检测和代码摘要中具有许多应用程序。克隆检测的一个特别有趣的案例是检测语义克隆，即具有相同功能但实现方面有显着差异的代码段。检测语义克隆的一种有希望的方法是对比度学习（CL），这是一种在计算机视觉中流行的机器学习范式，但尚未用于代码处理。我们的工作旨在评估最受欢迎的CL算法以及两个任务上的三个源代码表示形式。第一个任务是代码克隆检测，我们在包含104个算法的实现的POJ-104数据集上进行了评估。第二个任务是窃检测。为了评估此任务上的模型，我们介绍了CodeTransFormator，这是用于转换源代码的工具。我们使用它来创建一个基于竞争性编程解决方案模仿窃代码的数据集。我们为这两项任务培训了九个模型，并将其与现有的六种方法进行了比较，包括传统工具和现代培训的神经模型。我们评估的结果表明，提议的模型在每个任务中都具有多样性，但是基于图的模型的性能通常高于其他模型。在CL算法中，SIMCLR和SWAV带来更好的结果，而MoCo是最强大的方法。我们的代码和训练有素的模型可在https://doi.org/10.5281/zenodo.6360627，https://doi.org/10.5281/zenodo.5596345获得。

Automated Program Repair (APR) is defined as the process of fixing a bug/defect in the source code, by an automated tool. APR tools have recently experienced promising results by leveraging state-of-the-art Neural Language Processing (NLP) techniques. APR tools such as TFix and CodeXGLUE combine text-to-text transformers with software-specific techniques are outperforming alternatives, these days. However, in most APR studies the train and test sets are chosen from the same set of projects. In reality, however, APR models are meant to be generalizable to new and different projects. Therefore, there is a potential threat that reported APR models with high effectiveness perform poorly when the characteristics of the new project or its bugs are different than the training set's(Domain Shift). In this study, we first define and measure the domain shift problem in automated program repair. Then, we then propose a domain adaptation framework that can adapt an APR model for a given target project. We conduct an empirical study with three domain adaptation methods FullFineTuning, TuningWithLightWeightAdapterLayers, and CurriculumLearning using two state-of-the-art domain adaptation tools (TFix and CodeXGLUE) and two APR models on 611 bugs from 19 projects. The results show that our proposed framework can improve the effectiveness of TFix by 13.05% and CodeXGLUE by 23.4%. Another contribution of this study is the proposal of a data synthesis method to address the lack of labelled data in APR. We leverage transformers to create a bug generator model. We use the generated synthetic data to domain adapt TFix and CodeXGLUE on the projects with no data (Zero-shot learning), which results in an average improvement of 5.76% and 24.42% for TFix and CodeXGLUE, respectively.

变量名称对于传达预期的程序行为至关重要。基于机器学习的程序分析方法使用变量名称表示广泛的任务，例如建议新的变量名称和错误检测。理想情况下，这些方法可以捕获句法相似性的名称之间的语义关系，例如，名称平均和均值的事实是相似的。不幸的是，以前的工作发现，即使是先前的最佳的表示方法主要是捕获相关性（是否有两个变量始终链接），而不是相似性（是否具有相同的含义）。我们提出了VarCLR，一种用于学习变量名称的语义表示的新方法，这些方法有效地捕获了这种更严格的意义上的可变相似性。我们观察到这个问题是对比学习的优秀契合，旨在最小化明确类似的输入之间的距离，同时最大化不同输入之间的距离。这需要标记的培训数据，因此我们构建了一种新颖的弱监督的变量重命名数据集，从GitHub编辑开采。我们表明VarCLR能够有效地应用BERT等复杂的通用语言模型，以变为变量名称表示，因此也是与变量名称相似性搜索或拼写校正等相关的下游任务。 varclr产生模型，显着越优于idbench的最先进的现有基准，明确地捕获可变相似度（与相关性不同）。最后，我们贡献了所有数据，代码和预先训练模型的版本，旨在为现有或未来程序分析中使用的可变表示提供的可变表示的替代品。

在本文中，我们解决了深入学习的软件漏洞自动修复问题。数据驱动漏洞修复的主要问题是已知确认漏洞的少数现有数据集仅由几千例组成。然而，培训深度学习模型通常需要数十万例的例子。在这项工作中，我们利用了错误修复任务和漏洞修复任务的直觉相关，并且可以传输来自错误修复的知识可以传输到修复漏洞。在机器学习界中，这种技术称为转移学习。在本文中，我们提出了一种修复名为Vreepair的安全漏洞的方法，该方法是基于转移学习。 vreepair首先在大型错误修复语料库上培训，然后在漏洞修复数据集上调整，这是一个较小的数量级。在我们的实验中，我们表明，仅在错误修复语料库上培训的模型可能已经修复了一些漏洞。然后，我们证明转移学习改善了修复易受攻击的C功能的能力。我们还表明，转移学习模型比具有去噪任务训练的模型更好，并在漏洞固定任务上进行微调。总而言之，本文表明，与在小型数据集上的学习相比，转移学习适用于修复C中的安全漏洞。

使用深度学习模型从组织学数据中诊断癌症提出了一些挑战。这些图像中关注区域（ROI）的癌症分级和定位通常依赖于图像和像素级标签，后者需要昂贵的注释过程。深度弱监督的对象定位（WSOL）方法为深度学习模型的低成本培训提供了不同的策略。仅使用图像级注释，可以训练这些方法以对图像进行分类，并为ROI定位进行分类类激活图（CAM）。本文综述了WSOL的​​最先进的DL方法。我们提出了一种分类法，根据模型中的信息流，将这些方法分为自下而上和自上而下的方法。尽管后者的进展有限，但最近的自下而上方法目前通过深层WSOL方法推动了很多进展。早期作品的重点是设计不同的空间合并功能。但是，这些方法达到了有限的定位准确性，并揭示了一个主要限制 - 凸轮的不足激活导致了高假阴性定位。随后的工作旨在减轻此问题并恢复完整的对象。评估和比较了两个具有挑战性的组织学数据集的分类和本地化准确性，对我们的分类学方法进行了评估和比较。总体而言，结果表明定位性能差，特别是对于最初设计用于处理自然图像的通用方法。旨在解决组织学数据挑战的方法产生了良好的结果。但是，所有方法都遭受高假阳性/阴性定位的影响。在组织学中应用深WSOL方法的应用是四个关键的挑战 - 凸轮的激活下/过度激活，对阈值的敏感性和模型选择。

迄今为止，统计类型推理系统彻底依赖于监督的学习方法，这些方法需要艰苦的手动努力来收集和标记大量数据。大多数图灵完整的命令式语言共享相似的控制和数据流结构，这使得将知识从一种语言转移到另一种语言。在本文中，我们提出了一个跨语言转移学习框架，即柏拉图，用于统计类型推理，这使我们能够利用一种从一种语言的标签数据集中学到的先验知识并将其转移到另一种语言的数据集中，例如Python，将其转移到JavaScript，Java，Java对于JavaScript等。柏拉图由一种新颖的核心注意机制提供动力，以限制主干变压器模型的注意范围，以便模型被迫将其预测基于语言之间普遍共享的特征。此外，我们提出了语法增强功能，以增强语言域之间的特征重叠的学习。此外，柏拉图还可以通过引入跨语言扩展来用于提高常规监督类型推理的性能，这使该模型能够学习多种语言的更多一般功能。我们在两种设置下评估了柏拉图：1）在跨域方案下，目标语言数据未标记或标记部分，结果表明，柏拉图的表现优于最先进的域传输技术，例如。 ，它通过+14.6%@em，+18.6%@weighted-f1和2）在传统单语言监督场景下改善了Python的打字稿基线，Plato将python的基线改进了+4.10%@em，+1.90%@weighted em -f1引入了跨语性增强。

我们提出了Pangu-Coder，这是一种仅预读的解码器语言模型，该模型采用pangu-alpha架构进行文本到代码生成，即给定自然语言问题描述的编程语言解决方案的合成。我们使用两阶段策略训练Pangu-Coder：第一阶段采用因果语言建模（CLM）来预先培训原始编程语言数据，而第二阶段则使用因果语言建模和掩盖语言建模（MLM）的组合培训目标，专注于文本到代码生成的下游任务，并培训松散的自然语言程序定义和代码功能。最后，我们讨论了pangu-coder-ft，该pander the是通过竞争性编程问题和代码与持续集成测试的结合进行了微调的。我们评估了pangu-coder，重点是它是否生成功能上正确的程序，并证明它在参加较小的上下文窗口和较少的数据培训的同时，它比诸如Codex之类的类似大小的模型（例如Codex）实现等效性或更好的性能。

In software development, it is common for programmers to copy-paste or port code snippets and then adapt them to their use case. This scenario motivates the code adaptation task -- a variant of program repair which aims to adapt variable identifiers in a pasted snippet of code to the surrounding, preexisting source code. However, no existing approach has been shown to effectively address this task. In this paper, we introduce AdaptivePaste, a learning-based approach to source code adaptation, based on transformers and a dedicated dataflow-aware deobfuscation pre-training task to learn meaningful representations of variable usage patterns. We evaluate AdaptivePaste on a dataset of code snippets in Python. Results suggest that our model can learn to adapt source code with 79.8% accuracy. To evaluate how valuable is AdaptivePaste in practice, we perform a user study with 10 Python developers on a hundred real-world copy-paste instances. The results show that AdaptivePaste reduces the dwell time to nearly half the time it takes for manual code adaptation, and helps to avoid bugs. In addition, we utilize the participant feedback to identify potential avenues for improvement of AdaptivePaste.

最近的工作通过从上下文重建令牌来了解源代码的上下文表示。对于诸如英语中汇总代码的下游语义理解任务，这些表示应该理想地捕获程序功能。但是，我们表明流行的基于重建的BERT模型对源代码编辑敏感，即使编辑保存语义。我们提出了僵局：一种学习代码功能的对比预训练任务，而不是形成。触发预先训练神经网络，以识别许多不等效的干扰者之间的程序的功能类似的变体。我们使用自动源到源编译器作为数据增强的形式来缩放可扩展这些变体。对比预训练将JavaScript摘要和打字类型推理准确性提高2％至13％。我们还提出了一个新的零拍摄JavaScript代码克隆检测数据集，显示施加均比更强大和语义有意义。就此而言，我们以39％的Auroc在普发的环境中以39％的AUROC倾斜，高达5％的自然代码。

深度学习方法的最新突破引发了人们对基于学习的错误探测器的兴趣。与传统的静态分析工具相比，这些错误检测器是直接从数据中学到的，因此更容易创建。另一方面，它们很难训练，需要大量数据，而这些数据不容易获得。在本文中，我们提出了一种称为Meta Bug检测的新方法，该方法比现有基于学习的错误探测器具有三个至关重要的优势：Bug-Type通用（即，能够捕获在培训期间完全没有观察到的错误类型），可以自我解释（即能够在没有任何外部可解释方法的情况下解释其自身的预测）和样本有效（即，比标准错误检测器所需的培训数据要少得多）。我们的广泛评估表明，我们的元错误检测器（MBD）有效地捕获了各种错误，包括NULL指针解除，阵列索引外部漏洞，文件句柄泄漏甚至是并发程序中的数据竞赛；在此过程中，MBD还大大优于几个值得注意的基线，包括Facebook推断，一种著名的静态分析工具和FICS，即最新的异常检测方法。

恢复程序的呼叫图对于基于流程间分析任务和应用程序至关重要。核心挑战是识别间接呼叫的目标（即，间接分支机构）。由于二进制文件中的信息丢失，如果目标程序以二元形式为二元形式，则变得更具挑战性。二进制文件的现有间接Callee识别解决方案都具有高误报和负面，使呼叫图不准确。在本文中，我们提出了一种基于暹罗神经网络的新解决方案，受到质疑答案应用的进步的启发。关键洞察力是，神经网络可以学习通过理解其上下文，即附近呼叫和分支机构的指示是间接代表的潜在目标。在此洞察力之后，我们首先预处理目标二进制文件，以提取电话和分支的上下文。然后，我们构建适用于汇编语言的自定义自然语言处理（NLP）模型。此外，我们收集了丰富的呼叫和分支，并将其上下文与NLP模型嵌入，然后培训暹罗网络和分类器以回答电呼叫路上的问题。我们已经实施了Inclelee的原型，并在几组目标上进行了评估。评价结果表明，我们的解决方案可以将手段与F1措施相匹配93.7％，召回的93.8％，精度为93.5％，比最先进的解决方案好得多。为了展示其有用性，我们将iCallee应用于两个特定的应用 - 二进制代码相似性检测和二进制程序硬化，并发现它可以大大提高最先进的解决方案。

基于变压器的大型语言模型在自然语言处理中表现出色。通过考虑这些模型在一个领域中获得的知识的可传递性，以及自然语言与高级编程语言（例如C/C ++）的亲密关系，这项工作研究了如何利用（大）基于变压器语言模型检测软件漏洞以及这些模型在漏洞检测任务方面的良好程度。在这方面，首先提出了一个系统的（凝聚）框架，详细介绍了源代码翻译，模型准备和推理。然后，使用具有多个漏洞的C/C ++源代码的软件漏洞数据集进行经验分析，该数据集对应于库功能调用，指针使用，数组使用情况和算术表达式。我们的经验结果证明了语言模型在脆弱性检测中的良好性能。此外，这些语言模型具有比当代模型更好的性能指标，例如F1得分，即双向长期记忆和双向封闭式复发单元。由于计算资源，平台，库和依赖项的要求，对语言模型进行实验始终是具有挑战性的。因此，本文还分析了流行的平台，以有效地微调这些模型并在选择平台时提出建议。