JP2023047126A

JP2023047126A - 演算プログラムチェック装置及び演算プログラムチェック用プログラム

Info

Publication number: JP2023047126A
Application number: JP2021156069A
Authority: JP
Inventors: 明山中; Akira Yamanaka
Original assignee: Toshiba Information Systems Japan Corp
Current assignee: Toshiba Information Systems Japan Corp
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-04-05
Anticipated expiration: 2041-09-24
Also published as: JP7385139B2

Abstract

【課題】適切なチェックを行うことが可能な演算プログラムチェック装置を提供する。【解決手段】ソースプログラムのソースコードに含まれている演算から、少なくとも１つの変数に単位情報付き数値が設定される演算を検索する演算検索手段１１０と、演算の種類毎に、演算に含まれる変数に設定された単位が不一致の場合に、出力すべきメッセージが記憶されたメッセージ記憶手段２１０と、前記演算検索手段１１０により検索された演算に設定されている単位情報が不一致な演算を検出する単位不一致演算検出手段１２０と、前記単位不一致演算検出手段が１２０検出した演算に基づき前記メッセージ記憶手段２１０を検索してメッセージを求め、このメッセージを出力するメッセージ出力制御手段１３０とを具備する。【選択図】図２

Description

この発明は、演算プログラムチェック装置及び演算プログラムチェック用プログラムに関するものである。

例えば、図１に示すような回路において電源１に流れる電流Ｉを求めることを考える。この回路は、電圧Ｖの上記電源１に、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３が並列接続された回路と抵抗Ｒ１を直列接続した回路を接続したものである。この図１の回路において、抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉ₂をセンサ１２により測定して「１．０Ａ」を得て、抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉ₃をセンサ１３により測定して「５００ｍＡ」を得たとする。電源１に流れる電流Ｉは、上記「１．０Ａ」と「５００ｍＡ」を加えた値となる。しかし、図１に記載のように単位を無視して、１と５００を単純に加算して図１に示す「５０１」を答えとすることはできない。

上記の演算を行う処理をソースプログラムにより作成する場合には、単位を揃えるように単位変換を行った値を演算するようにする必要がある。しかしながら、現状においては、プログラムの解析ツールやコンパイラによって単位変換がなされているかを検出することはできず、人が目視によりチェックするしかないものである。このため、時間と労力を要するという問題があった。

特許文献１には、所定の単位を適正単位として記憶する適正単位テーブルを備える演算装置が開示されている。この装置は、単位を伴う数値又は文字を構成要素とする計算式を表示する表示部、この表示部に表示された計算式の解を演算により求めるＣＰＵを備える。そして、ＣＰＵにより求められた計算式の解の単位が適正単位テーブルにより記憶された何れの適正単位とも一致しない場合には、その旨を表示部に表示する。

上記特許文献１の装置によって、計算式の解の単位が正しい物理単位であるか否かの評価を可能とする。ただし、この装置は、学習用のもので単位の候補を表示させて生徒等に選択させて、物理単位の正しい理解をさせるものであり、「組み込み」の分野において用いられるソースプログラムの内容チェックに用いられるものではない。

特開２０１１－１８６７７１号公報

本発明は、単位が付された変数の演算を含むソースプログラムに対して、適切なチェックを行うことが可能な演算プログラムチェック装置及び演算プログラムチェック用プログラムを提供する。

本実施形態に係る演算プログラムチェック装置は、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算から、少なくとも１つの変数に単位情報付き数値が設定される演算を検索する演算検索手段と、演算の種類毎に、演算に含まれる変数に設定された単位が不一致の場合に、出力すべきメッセージが記憶されたメッセージ記憶手段と、前記演算検索手段により検索された演算に設定されている単位情報が不一致な演算を検出する単位不一致演算検出手段と、前記単位不一致演算検出手段が検出した演算に基づき前記メッセージ記憶手段を検索してメッセージを求め、このメッセージを出力するメッセージ出力制御手段とを具備することを特徴とする。

単位を含む変数の演算が不適切に行われる例を説明する回路図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置の構成図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置により扱う演算の例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置の要部の記憶例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置における「通常不一致エリア」の要部の記憶例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置における「通常不一致エリア」の例外を求めるための例外情報テーブルの一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置における「単位情報なしエリア」の要部の記憶例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置の動作を示すフローチャート。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１５へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１６へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１６へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１６へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１６へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１８へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１８へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１８へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１８へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置において、ステップＳ１８へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例を示す図。

以下添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置及び演算プログラムチェック用プログラムを説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図２に、本発明の実施形態に係る演算プログラムチェック装置を示す。この実施形態に係る演算プログラムチェック装置は、データベース２００とＣＰＵ（中央処理装置）１００と、キーボード等の情報入力を行うための入力部１５０、情報を出力する出力手段としての表示手段３００とを備えている。即ち、演算プログラムチェック装置は、ワークステーション、サーバ、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ装置によって構成することができる。

ＣＰＵ１００には、プログラムにより実現される各手段として、演算検索手段１１０、単位不一致演算検出手段１２０、メッセージ出力制御手段１３０が備えられている。演算検索手段１１０は、例えば入力部１５０から入力されてＣＰＵ１００へ到来するソースプログラムのソースコードを分析し、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算から、少なくとも１つの変数に単位情報付き数値が設定される演算を検索するものである。単位不一致演算検出手段１２０は、上記演算検索手段により検索された演算に設定されている単位情報が不一致な演算を検出するものである。具体的には、演算子を挟んで左右の変数の単位が一致しない場合を単位不一致とし、単位情報ありの数値と単位情報なしの数値が演算されるように設定されている場合も単位不一致という。

メッセージ出力制御手段１３０は、上記単位不一致演算検出手段１２０が検出した演算に基づきメッセージ記憶手段２１０を検索してメッセージを求め、このメッセージを出力するものである。

データベース２００には、メッセージ記憶手段２１０が記憶されている。メッセージ記憶手段２１０には、演算の種類毎に、演算に含まれる変数に設定された単位が不一致の場合に、出力すべきメッセージが記憶されている。上記メッセージ記憶手段２１０における演算の種類毎の各演算は、図３に示すような演算子に対応するものであり、演算子としては、算術演算子、比較演算子、ビット演算子、単純代入演算子などがある。メッセージ記憶手段２１０には、これらの演算子に対応して出力すべきメッセージが記憶されている。

図４は、メッセージ記憶手段２１０の概要を示す図であり、通常（演算子を挟んで左右の変数の単位が一致しない場合）の単位不一致に対応するメッセージが記憶される「通常不一致エリア」と、演算の一方の変数に単位情報が設定されていない「単位情報なし」の場合に対応するメッセージが記憶された「単位情報なしエリア」を備えている。図５は、メッセージ記憶手段２１０における「通常不一致エリア」の要部を示すものである。メッセージ記憶手段２１０の加算演算子「＋」には、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが対応して記憶されている。メッセージ記憶手段２１０の単純代入演算子「＝」には、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが対応して記憶されている。メッセージ記憶手段２１０の右シフト演算子「＞＞」には、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが対応して記憶されている。

また、メッセージ記憶手段２１０の乗算演算子「＊」には、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが対応して記憶されている。また、メッセージ記憶手段２１０の乗算演算子「＊」には、構文の情報に「ａ＊ｂ（例外）」のように例外があることが設定されており、このような演算子に対しては、図５に示すように「意図的な実装の可能性があるが、確認を要する警告。」という注意喚起メッセージが対応して記憶されている。このように、メッセージ記憶手段２１０には、演算が乗算、除算、剰余算の場合に、例外的に注意喚起メッセージが記憶されている。即ち、Ｚ（Ｗ）＝Ｘ（Ａ）＊Ｙ（Ｖ）のように、２つの異なる単位同士の数値から更に異なる数値が生じる場合に対応している。メッセージ記憶手段２１０において例外が設定されている演算子にヒットしたときのために、本実施形態では図６に示すような例外情報テーブルが用意されている。この例外情報テーブルの対応する演算子による構文に対応して記憶されている「異なる単位の数値による演算例」に該当するかを検出し、該当する場合には、メッセージ記憶手段２１０の例外の場合のメッセージを採用する。

上記メッセージ記憶手段２１０には、演算の一方の変数に単位情報が設定されていない「単位情報なし」の場合に対応して「単位情報なしエリア」に対応メッセージが記憶されている。また、「単位情報なし」が演算子の右側で生じているか左側で生じているかについて、「位置」の欄に記載されている。これは、例えば右シフト演算子「＞＞」の場合に、演算子の右側の数値は「単位情報なし」の数値であるべきだからである。本実施形態において、「単位情報なしエリア」の対応メッセージは、「単位情報なしエリア」以外と同じく、図３に示した演算子に対応して、警告メッセージまたは注意喚起メッセージが記憶されている。

図７は、「単位情報なしエリア」の要部を示すものである。メッセージ記憶手段２１０における「単位情報なしエリア」の加算演算子「＋」には、「位置」の欄に「左右」と記載されており、これは、右側または左側に単位なし数値が設定されている場合に、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが対応して記憶されている。メッセージ記憶手段２１０における「単位情報なしエリア」の右シフト演算子「＞＞」には、「位置」の欄に「左」と記載されており、これは、左側に単位なし数値が設定されている場合に、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが対応して記憶されている。メッセージ記憶手段２１０における「単位情報なしエリア」の単純代入演算子「＝」には、「位置」の欄に「左右」と記載されており、右側または左側に単位なし数値が設定されている場合に、「意図的な実装の可能性があるが、確認を要する警告。」という注意喚起メッセージが対応して記憶されている。

以上のように構成された演算プログラムチェック装置は、図８のフローチャートに示すように演算プログラムチェックを行う。例えば入力部１５０から入力されてＣＰＵ１００へ到来するソースプログラムのソースコードを分析し、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算から、少なくとも１つの変数に単位情報付き数値が設定される演算を検索する（Ｓ１１）。検索された演算に設定されている単位情報が不一致な演算であるか否かを検出する（Ｓ１２）。上記ステップＳ１２においてＹＥＳへ分岐すると、例外のある演算であるかをメッセージ記憶手段２１０の情報に基づき検出する（Ｓ１３）。ここで、ＹＥＳとなると、演算に使用されている単位が例外情報テーブルの情報に該当するかを検出し（Ｓ１４）、ＹＥＳとなると、例外側のメッセージを採用して表示手段３００から出力する（Ｓ１５）。図９には、このステップＳ１５へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算の一例が示されている。この演算は演算子が乗算演算子「＊」であり、Ｚ（Ｗ（ワット））＝Ｘ（Ａ（アンペア））＊Ｙ（Ｖ（ボルト））の場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「意図的な実装の可能性があるが、確認を要する警告。」という注意喚起メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。

また、ステップＳ１４においてＮＯへ分岐すると、通常側（非例外側）のメッセージを採用して表示手段３００から出力する（Ｓ１６）。ステップＳ１６では、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。

また、上記ステップＳ１３においてＮＯへ分岐するとステップＳ１６へ進み、通常側（非例外側）のメッセージを採用して表示手段３００から出力する（Ｓ１６）。ステップＳ１４またはステップＳ１６が終了すると、ステップＳ１９において全ソースコードの検索が終了したかを検出し（Ｓ１９）、ＮＯとなるとステップＳ１１へ戻って処理が続けられる。ステップＳ１９において、ＹＥＳとなると処理が終了する。

以下にステップＳ１６に進む演算例を示す。図１０には、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が加算演算子「＋」であり、演算子の左が単位「ｍＡ」で演算子の右が単位「Ａ」の場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。図１１には、ステップＳ１６へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が加算演算子「＊」であり、演算子の左が単位「ｍＡ」で演算子の右が単位「Ａ」の場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。

図１２には、ステップＳ１６へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が単純代入演算子「＝」であり、演算子の左が単位「ｍ」で演算子の右が単位「ｍｍ」の場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。

図１３には、ステップＳ１６へ進んだ場合の、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が右シフト演算子「＞＞」であり、演算子の左が単位「ｃｍ／ｓ」で演算子の右が単位「ｍ／ｓ」の場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。なお、この右シフト演算子「＞＞」の場合に、演算子の右において「単位情報なし」の場合にも、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。

上記ステップＳ１２においてＮＯへ分岐すると、演算子の左右の一方が「単位情報なし」を確定する（Ｓ１７）。このステップＳ１７の次に、メッセージ記憶手段２１０における「単位情報なしエリア」から、対応の演算（演算子）におけるメッセージを求め、出力する（Ｓ１８）。

以下の図１４から図１８において、ステップＳ１８へ進んだ場合のソースプログラムのソースコードに含まれている演算の例を説明する。図１４には、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が単純代入演算子「＝」であり、演算子の左が単位「ｍＡ」で演算子の右が「単位情報なし」の場合が示されている。この場合には、「意図的な実装の可能性があるが、確認を要する警告。」という注意喚起メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。

図１５には、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が加算演算子「＋」であり、演算子の左が単位「ｍＡ」で演算子の右が「単位情報なし」の場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。

図１６には、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が＞演算子「＞」であり、演算子の左が単位「ｍＡ」で演算子の右が「単位情報なし」で、比較が不能である場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。

図１７には、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が単純代入演算子「＝」であり、演算子の左が単位「ｍＡ」で演算子の右が単位「Ａ」の変数ｂに単位無しの数値「１０００」を乗じた場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。なお、この図１７の場合において、演算子の左が単位「Ａ」で演算子の右が単位「ｍＡ」の変数ｂであるならば、「意図的な実装の可能性があるが、確認を要する警告。」という注意喚起メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力されように構成することができる。

図１８には、ソースプログラムのソースコードに含まれている演算であり、演算子が単純代入演算子「＝」であり、演算子の左が単位「Ａ」で演算子の右が単位「ｍＡ」の変数ｂを単位無しの数値「１０００」で除算した場合が示されている。この場合には、メッセージ記憶手段２１０から、「危険度の高い警告。不具合の直接原因となる可能性あり。明らかな誤り。」という警告メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力される。なお、この図１８の場合において、演算子の左が単位「ｍＡ」で演算子の右が単位「Ａ」の変数ｂであるならば、「意図的な実装の可能性があるが、確認を要する警告。」という注意喚起メッセージが読み出され、これが表示手段３００から出力されように構成することができる。

以上のように、ステップＳ１８が終了すると、ステップＳ１９において全ソースコードの検索が終了したかを検出し（Ｓ１９）、ＮＯとなるとステップＳ１１へ戻って処理が続けられる。ステップＳ１９において、ＹＥＳとなると処理が終了する。

１１０演算検索手段
１２０単位不一致演算検出手段
１３０メッセージ出力制御手段
１５０入力部
２００データベース
２１０メッセージ記憶手段
３００表示手段

Claims

ソースプログラムのソースコードに含まれている演算から、少なくとも１つの変数に単位情報付き数値が設定される演算を検索する演算検索手段と、
演算の種類毎に、演算に含まれる変数に設定された単位が不一致の場合に、出力すべきメッセージが記憶されたメッセージ記憶手段と、
前記演算検索手段により検索された演算に設定されている単位情報が不一致な演算を検出する単位不一致演算検出手段と、
前記単位不一致演算検出手段が検出した演算に基づき前記メッセージ記憶手段を検索してメッセージを求め、このメッセージを出力するメッセージ出力制御手段と
を具備することを特徴とする演算プログラムチェック装置。
前記メッセージ記憶手段には、演算に設定されている単位情報が不一致な場合に演算が全く成り立たない場合の演算に対して、明らかに誤りである旨の警告メッセージが記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の演算プログラムチェック装置。
前記メッセージ記憶手段には、演算に設定されている単位情報が不一致な場合でも演算が成り立つ場合がある演算に対して、誤りの可能性がある旨の注意喚起メッセージが記憶されていることを特徴とする請求項１または２に記載の演算プログラムチェック装置。
前記メッセージ記憶手段には、演算が乗算、除算、剰余算の場合に、例外的に注意喚起メッセージが記憶されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の演算プログラムチェック装置。
前記メッセージ記憶手段は、演算の一方の変数に単位情報が設定されていない「単位情報なし」の場合に対応するメッセージが記憶された「単位情報なしエリア」を備えており、
前記単位不一致演算検出手段は、演算の一方の変数に単位情報が設定されていない「単位情報なし」を検出し、
前記メッセージ出力制御手段は、前記「単位情報なし」が検出されたときには前記メッセージ記憶手段の「単位情報なしエリア」を検索してメッセージを求め、このメッセージを出力する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の演算プログラムチェック装置。
演算の種類毎に、演算に含まれる変数に設定された単位が不一致の場合に、出力すべきメッセージが記憶されたメッセージ記憶手段を備える演算プログラムチェック装置に用いられているコンピュータを、
ソースプログラムのソースコードに含まれている演算から、少なくとも１つの変数に単位情報付き数値が設定される演算を検索する演算検索手段、
前記演算検索手段により検索された演算に設定されている単位情報が不一致な演算を検出する単位不一致演算検出手段、
前記単位不一致演算検出手段が検出した演算に基づき前記メッセージ記憶手段を検索してメッセージを求め、このメッセージを出力するメッセージ出力制御手段
として機能させることを特徴とする演算プログラムチェック用プログラム。
前記メッセージ記憶手段には、演算に設定されている単位情報が不一致な場合に演算が全く成り立たない場合の演算に対して、明らかに誤りである旨の警告メッセージが記憶されていることを特徴とする請求項６に記載の演算プログラムチェック用プログラム。
前記メッセージ記憶手段には、演算に設定されている単位情報が不一致な場合でも演算が成り立つ場合がある演算に対して、誤りの可能性がある旨の注意喚起メッセージが記憶されていることを特徴とする請求項６または７に記載の演算プログラムチェック用プログラム。
前記メッセージ記憶手段には、演算が乗算、除算、剰余算の場合に、例外的に注意喚起メッセージが記憶されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の演算プログラムチェック用プログラム。
前記メッセージ記憶手段には、演算の一方の変数に単位情報が設定されていない「単位情報なし」の場合に対応して「単位情報なしエリア」に対応メッセージが記憶されており、
前記コンピュータを前記単位不一致演算検出手段として、演算の一方の変数に単位情報が設定されていない「単位情報なし」を検出するように機能させ、
前記コンピュータを前記メッセージ出力制御手段として、前記「単位情報なし」が検出されたときには前記メッセージ記憶手段の「単位情報なしエリア」を検索してメッセージを求め、このメッセージを出力するように機能させる
ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の演算プログラムチェック用プログラム。