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。

从结构化数据中学习是一项核心机器学习任务。通常，此类数据表示为图，通常仅考虑（键入）节点对之间的二进制关系。对于具有高度结构化数据的许多域而言，这是一个实质性的限制。一个重要的域是源代码，基于超图的表示可以更好地捕获代码的语义丰富和结构化的性质。在这项工作中，我们提出了热量，这是一种能够代表键入和合格的超图的神经模型，在该模型中，每个Hyperede都明确地符合参与节点的贡献。它可以看作是传递神经网络和变压器的消息的概括。我们使用新型程序代表程序来评估知识库完成和错误检测和维修的热量。在这两种情况下，它都优于强大的基线，表明其力量和通用性。

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。

Machine Learning for Source Code (ML4Code) is an active research field in which extensive experimentation is needed to discover how to best use source code's richly structured information. With this in mind, we introduce JEMMA, an Extensible Java Dataset for ML4Code Applications, which is a large-scale, diverse, and high-quality dataset targeted at ML4Code. Our goal with JEMMA is to lower the barrier to entry in ML4Code by providing the building blocks to experiment with source code models and tasks. JEMMA comes with a considerable amount of pre-processed information such as metadata, representations (e.g., code tokens, ASTs, graphs), and several properties (e.g., metrics, static analysis results) for 50,000 Java projects from the 50KC dataset, with over 1.2 million classes and over 8 million methods. JEMMA is also extensible allowing users to add new properties and representations to the dataset, and evaluate tasks on them. Thus, JEMMA becomes a workbench that researchers can use to experiment with novel representations and tasks operating on source code. To demonstrate the utility of the dataset, we also report results from two empirical studies on our data, ultimately showing that significant work lies ahead in the design of context-aware source code models that can reason over a broader network of source code entities in a software project, the very task that JEMMA is designed to help with.

源代码的最先进的神经模型倾向于在代码的生成时进行评估，并且通常在长地平任务中的产生，例如整个方法体的产生。我们建议使用静态程序分析仪的弱监督来解决这一缺陷。我们的神经统计方法允许深入的生成模型来象征地计算它已经生成的代码中的静态分析工具，长距离语义关系。在培训期间，该模型观察这些关系，并学习生成条件上的程序。考虑到包含该方法的类的剩余部分，我们将我们的方法应用于生成整个Java方法的问题。我们的实验表明，该方法显着地优于最先进的变换器和模型，明确试图在制作程序中没有基本语义错误的程序以及在句法匹配地面真理方面来学习此任务的模型。

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。

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.

代码搜索目标是根据自然语言查询检索相关的代码片段，以提高软件生产力和质量。但是，由于源代码和查询之间的语义间隙，自动代码搜索是具有挑战性的。大多数现有方法主要考虑嵌入的顺序信息，其中文本背后的结构信息不完全考虑。在本文中，我们设计了一个名为GraphsearchNet的新型神经网络框架，通过共同学习源代码和查询的富集语义来启用有效和准确的源代码搜索。具体地，我们建议将源代码和查询编码为两个图，其中双向GGNN以捕获图表的本地结构信息。此外，我们通过利用有效的多主题来增强BigGNN，以补充BigGNN错过的全球依赖。关于Java和Python数据集的广泛实验说明了GraphSearchNet优于当前最先进的工作原位。

动态类型的语言如JavaScript和Python已成为最受欢迎的使用中的使用中。重要的优势可以从动态类型的程序中的类型注释累积。逐渐键入的这种方法是由Querecript编程系统示例，允许程序员指定部分键入的程序，然后使用静态分析来推断剩余类型。然而，通常，静态类型推断的有效性受到限制，取决于程序结构和初始注释的复杂性。结果，对于可以在动态类型的程序中可以在静态预测类型中推进本领域的新​​方法的强大动机，并且该具有可接受的性能用于交互式编程环境。以前的工作表明了使用深度学习的概率类型推断的承诺。在本文中，我们通过引入一系列图形的神经网络（GNN）模型来推进过去的工作，该模型在新型流程图（TFG）表示上运行。 TFG表示输入程序的元素，作为与语法边缘和数据流边缘连接的图表节点，并且我们的GNN模型训练以预测给定输入程序的TFG中的类型标签。我们为我们的评估数据集中的100种最常见类型的GNN模型研究了不同的设计选择，并显示了我们最佳的准确性的两个GNN配置，分别实现了87.76％和86.89％的前1个精度，优于两个最密切相关的深度学习型推断从过去的工作 - 矮人的前进剂，顶级1的精度为84.62％，兰丹特精确为79.45％。此外，这两种配置的平均推理吞吐量为353.8和1,303.9文件/秒，而DeepTyper的186.7个文件/秒和LambDanet的1,050.3文件/秒。

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。

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。

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。

即使机器学习算法已经在数据科学中发挥了重要作用，但许多当前方法对输入数据提出了不现实的假设。由于不兼容的数据格式，或数据集中的异质，分层或完全缺少的数据片段，因此很难应用此类方法。作为解决方案，我们提出了一个用于样本表示，模型定义和培训的多功能，统一的框架，称为“ Hmill”。我们深入审查框架构建和扩展的机器学习的多个范围范式。从理论上讲，为HMILL的关键组件的设计合理，我们将通用近似定理的扩展显示到框架中实现的模型所实现的所有功能的集合。本文还包含有关我们实施中技术和绩效改进的详细讨论，该讨论将在MIT许可下发布供下载。该框架的主要资产是其灵活性，它可以通过相同的工具对不同的现实世界数据源进行建模。除了单独观察到每个对象的一组属性的标准设置外，我们解释了如何在框架中实现表示整个对象系统的图表中的消息推断。为了支持我们的主张，我们使用框架解决了网络安全域的三个不同问题。第一种用例涉及来自原始网络观察结果的IoT设备识别。在第二个问题中，我们研究了如何使用以有向图表示的操作系统的快照可以对恶意二进制文件进行分类。最后提供的示例是通过网络中实体之间建模域黑名单扩展的任务。在所有三个问题中，基于建议的框架的解决方案可实现与专业方法相当的性能。

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。

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。

代码摘要可帮助开发人员理解程序并减少在软件维护过程中推断程序功能的时间。最近的努力诉诸深度学习技术，例如序列到序列模型，以生成准确的代码摘要，其中基于变压器的方法已实现了有希望的性能。但是，在此任务域中，有效地将代码结构信息集成到变压器中的情况不足。在本文中，我们提出了一种名为SG-Trans的新方法，将代码结构属性纳入变压器。具体而言，我们将局部符号信息（例如，代码令牌和语句）和全局句法结构（例如，数据流程图）注入变压器的自我发项模块中。为了进一步捕获代码的层次结构特征，局部信息和全局结构旨在分布在下层和变压器高层的注意力头中。广泛的评估表明，SG-trans的表现优于最先进的方法。与表现最佳的基线相比，SG-Trans在流星评分方面仍然可以提高1.4％和2.0％，这是一个广泛用于测量发电质量的度量，分别在两个基准数据集上。

The problem of reversing the compilation process, decompilation, is an important tool in reverse engineering of computer software. Recently, researchers have proposed using techniques from neural machine translation to automate the process in decompilation. Although such techniques hold the promise of targeting a wider range of source and assembly languages, to date they have primarily targeted C code. In this paper we argue that existing neural decompilers have achieved higher accuracy at the cost of requiring language-specific domain knowledge such as tokenizers and parsers to build an abstract syntax tree (AST) for the source language, which increases the overhead of supporting new languages. We explore a different tradeoff that, to the extent possible, treats the assembly and source languages as plain text, and show that this allows us to build a decompiler that is easily retargetable to new languages. We evaluate our prototype decompiler, Beyond The C (BTC), on Go, Fortran, OCaml, and C, and examine the impact of parameters such as tokenization and training data selection on the quality of decompilation, finding that it achieves comparable decompilation results to prior work in neural decompilation with significantly less domain knowledge. We will release our training data, trained decompilation models, and code to help encourage future research into language-agnostic decompilation.

评论是源代码的重要组成部分，是文档的主要来源。这引起了人们对使用大量注释的兴趣训练或评估消耗或生产它们的工具，例如生成甲骨文，甚至是从注释中生成代码，或自动生成代码摘要。这项工作大部分对评论的结构和质量做出了强烈的假设，例如假设它们主要由适当的英语句子组成。但是，我们对这些用例的现有评论的实际质量知之甚少。评论通常包含在其他类型的文本中看不到的独特结构和元素，并且从中过滤或提取信息需要额外的谨慎。本文探讨了来自GitHub的840个最受欢迎的开源项目和Srilab数据集的8422个项目的Python评论的内容和质量，并且Na \“ Ive vs.深入过滤的影响都可以使用现有注释来用于使用现有注释。培训和评估产生评论的系统。

大多数低编码平台的用户，例如Excel和PowerApps，都以特定于域的公式语言编写程序来执行非平凡的任务。用户通常可以编写他们想要的大部分程序，但是引入了一些小错误，这些错误会产生破损的公式。这些错误既可以是句法和语义，也很难让低代码用户识别和修复，即使只能通过一些编辑解决。我们正式化了产生最后一英里维修问题等编辑的问题。为了解决这个问题，我们开发了Lamirage，这是一种最后一英里的维修发动机发电机，结合了符号和神经技术，以低代码公式语言进行最后一英里维修。 Lamirage采用语法和一组特定领域的约束/规则，它们共同近似目标语言，并使用它们来生成可以用该语言修复公式的维修引擎。为了应对本地化错误和对候选维修进行排名的挑战，Lamirage利用神经技术，而它依赖于符号方法来生成候选维修。这种组合使Lamirage可以找到满足提供的语法和约束的维修，然后选择最自然的修复。我们将Lamirage与400个Real Excel和PowerFX公式的最新神经和符号方法进行了比较，其中Lamirage的表现优于所有基线。我们释放这些基准，以鼓励在低代码域中进行后续工作。