JP3101458B2 - プログラム異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプログラム異常検出装置
に係り、特に、ポインタの誤用に起因するプログラム異
常を検出するプログラム異常検出装置に関する。

【０００２】電子計算機のプログラムのデバッグ方法と
しては、現在、種々様々な方法が行われている。しか
し、発生頻度は低いものの、仮に発生した場合に発見困
難な微妙なプログラム異常は、デバッグ作業の効率を悪
くする。そして、このようなプログラム異常の一つであ
る、ポインタの誤用に起因するプログラム異常を容易に
検出するツールが要望されている。

【０００３】

【従来の技術】手続き型プログラムの実行は、プログラ
ムに記述された処理手続きにしたがって、プログラムで
定義された変数から値を読出して演算を行い、演算結果
を変数に書き込むことを繰り返し行うことで進行する。
また、変数値や演算結果の値に応じて、次に実行する処
理部分が決定される。

【０００４】したがって、処理の途中で、プログラマの
意図しなかった変数に値が書き込まれると、以後の複数
の変数値またはプログラムの実行順序はプログラマの意
図しない経過を辿り、たとえばプログラムが異常終了し
たり、誤った結果が出力されるなどのプログラムエラー
の原因となる。

【０００５】プログラムに定義された変数は翻訳プログ
ラムによってデータ部に変数領域を割り付けられ、ま
た、処理手続きは、変数領域にアクセスしつつ処理をす
る手続き部として生成される。データ部と手続き部はプ
ログラムの実行時に主記憶領域にロードされ、ＣＰＵ
（セントラルプロセッシングユニット；中央演算処理装
置）によって実行される。

【０００６】また、Ｃ言語などのプログラミング言語で
は、変数として自動変数も存在する。これは、プログラ
ム内の関数（サブルーチン）が呼ばれたときに、一時的
に主記憶領域上の自動変数領域の一部を獲得し、そこを
その関数の変数領域として使用する。この関数の処理が
終了するとその変数領域は開放され、以後は他の関数の
自動変数領域として使用可能となる。

【０００７】この自動変数はローディングされた領域以
外を使用するが、各関数に対応する自動変数の配置方法
は翻訳プログラムにより決定される。よって、広義に
は、自動変数領域もデータ部の一つと考えることにす
る。

【０００８】また、プログラムによっては、実行中に主
記憶領域上の作業領域を獲得し、獲得した作業領域にア
クセスしつつ処理を進める。この獲得処理は何度も行う
ことができ、そのたびに新しい領域が割り当てられる。
またこの領域の一部が開放された後は、その部分はその
後の獲得要求に対して割り当てられることになる。

【０００９】Ｃ言語においてはさらにポインタと呼ばれ
る変数があり、このポインタを使用することで、ポイン
タに格納されているアドレス値に存在する主記憶領域上
の領域にアクセスすることができる。したがって、もし
仮に、本来とは異なった値がポインタに格納されたとす
ると意図しない領域にアクセスすることになり、プログ
ラムエラーの原因となる。

【００１０】なお、この主記憶領域上の領域はポインタ
が指す領域と呼ばれ、狭義のデータ部の変数領域、自動
変数領域、主記憶領域の作業領域などをポインタが指す
領域とすることが可能である。

【００１１】プログラムエラーの原因を調査してプログ
ラムを修正する作業はデバッグと呼ばれており、プログ
ラムエラーの原因の調査方法には、大別して、処理手続
きを処理順に辿っていく方法と、誤った値を生成した原
因を逆に辿っていく方法の２つがある。

【００１２】前者はプログラムの手続き記述に沿ってデ
ータの条件を様々に仮定しながら、処理経過を辿ってプ
ログラムの異常発生箇所を発見しようとするものであ。
また後者は、残された変数の値から各変数値がどのよう
に生成されていったかを推定して異常な変数値を見つけ
ることで、異常発生箇所を発見しようとするものであ
る。

【００１３】デバッグでは、通常、これら２つの方法が
組み合わされて行われる。しかし、多くの処理手続きを
辿る作業は効率が悪く、また、多くの変数の中から異常
な値を見つけ出すことも困難であるため、初めに処理手
続きの範囲を絞り込むのが一般的である。

【００１４】ところで、プログラムが異常終了した場合
にシステムによって自動的に出力される情報として、メ
モリダンプ情報がある。これにより、デバッグを行う作
業者は、プログラムの処理部分を調べ各処理部分の実行
の痕跡を残す変数を決定したのち、メモリダンプ情報を
見ることによって処理部分の軌跡を推定することができ
る。

【００１５】また、メモリダンプ情報には、通常ＣＰＵ
が最後に実行しようとしていた命令アドレスが含まれる
ため、この命令アドレス値に基づいてソースプログラム
上の行番号を知ることもできる。

【００１６】あるいは、デバッガというプログラムを実
行することにより、停止したプログラムの主記憶領域上
での内容を調べることもある。

【００１７】ところが、メモリダンプが出力された時点
では既に変数値が変更されていて、原因の箇所を発見で
きない場合がある。この場合、ソースプログラムにデバ
ッグ行を追加したり、デバッガを使用する方法が用いら
れる。

【００１８】デバッグ行は、ソースプログラム上にいく
つかの特定の変数値や、実行した処理手続き上の箇所を
意味するデータを出力する処理を付加するものである。
デバッグ行を付加したソースプログラムを改めて翻訳し
てこれを実行し、出力データの中に期待と異なる値が見
い出された場合、その出力箇所を求めることで異常の発
生箇所が推定される。

【００１９】しかし、デバッグ行を付加する方法では、
エラーに関係した変数や処理部分を発見するまでに、デ
バッグ行を変更してソースプログラムを翻訳しては実行
する作業を幾度も繰り返さなければならないことがあ
る。

【００２０】またデバッガを使用する場合、初めに調査
対象のプログラムをロードし、そのプログラム上の幾つ
かの地点にブレークポイントを設定して実行させる。そ
していずれかのブレークポイントで停止したときに、デ
バッガに指示して停止したときの行番号やソースプログ
ラムの部分をディスプレイに表示し、変数の値もディス
プレイに表示する。

【００２１】しかし、処理手続きが複雑な場合には、作
業者の記憶力の限界から、上記のような会話処理によっ
て異常発生箇所を追求することが困難なことがある。そ
こで、プログラムの異常発生箇所をある程度推定できた
ら次にソースプログラム、或いはそのプログラムの設計
書を調べて、処理手続きに沿ってその正当性を調べ、ま
た設計通りにプログラムが作成されているかを調べるこ
とになる。もしそれで原因がつかめなければ、プログラ
ム上でさらに範囲を細分して上記の調査を繰り返し行
う。

【００２２】このように処理手続きに沿って調べる方法
では、プログラム設計上の誤りや処理の内容の誤りは検
出することができる。しかしながら、たとえば変数名の
誤記などの細かいミスによって発生するエラーを発見す
ることは困難である。

【００２３】このような発見困難なミスの一つに、以下
に説明するポインタに関するミスがある。すなわち、ポ
インタが格納し得るアドレス値には特に制限がないた
め、誤って、処理上全く無関係な処理部分の変数領域を
ポインタが指すことがあり得る。

【００２４】ポインタに誤ったアドレス値を設定する原
因としては、たとえば、意図しない変数のアドレスを格
納した場合、アドレス値を格納せずに使用したため変数
の初期値やゴミの値を使用することになった場合、関数
呼出しにおいてポインタをふくむ引数の順序を間違って
指定したため関数に誤った値が渡された場合などがあ
る。

【００２５】また、ポインタに整数を加算したり減算し
たことによって、本来の変数領域の外を指すことになる
場合がある。また、ポインタの型、すなわちポインタが
指すデータの型が正しくないと、ポインタに整数を加算
したり減算した結果、目的とは異なるアドレス値となる
場合もある。

【００２６】また、ポインタがあるとき自動変数を指
し、その自動変数領域が開放されたのちそのポインタを
使用すると、使用されていない領域にアクセスしたり、
無関係の関数が使用している自動変数領域にアクセスす
ることがある。さらに、実行中に獲得したメモリ上の作
業領域内のアドレスをポインタに格納して使用し、その
領域を開放したのち再度そのポインタ値を使用すれば、
やはり同じようなことが起こる。

【００２７】このように、ポインタの誤用の可能性は多
く、しかも誤用した場合、通常は関数を呼び出してから
復帰するまでの間に、その関数には無関係な変数の値が
突然変化したように見えるため、前述したように処理手
続きを処理順にしたがって論理的に辿っていく方法で誤
り箇所を見つけることが困難である。また、誤った値を
生成した原因を辿っていく方法でも見つけることは困難
である。

【００２８】そこで、ポインタの誤用を発見するには、
変数の値の異常の発生の時点を発見する方法によってい
た。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のポインタの誤用によるプログラム異常の検出方
法によれば、デバッグ作業に膨大な時間と労力を必要と
する上に、この結果検出できる誤りは小さなものであ
り、プログラマにとっては極めて困難な作業であった。

【００３０】ポインタの異常をその発生時点で検出する
方法としては、実行前に各ポインタが指し得る変数のア
ドレスやアドレス範囲を指定しておき、実行中に自動的
に各ポインタの値を調べて、指定された範囲外を指して
いたらその旨を出力する方法も考えられる。この方法
は、配列指標が配列の範囲を越えた値になったかどうか
をチェックする方法に類似したものである。しかし、ポ
インタの場合には実行中に様々な変数を指すことが多
く、実行前に各ポインタが指し得る変数のアドレスやア
ドレス範囲を予め指定する作業は多大な時間と労力を必
要とする。したがって、この方法も実際には不可能であ
る。

【００３１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あって、ポインタの誤用によるプログラム異常を容易に
検出し得るプログラム異常検出装置を提供することを目
的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、ポイ
ンタ値とそれが指している変数との関連は、オブジェク
トプログラムを生成する際の変数の割り付け方に依存
し、したがって、ポインタの誤用を含むプログラムに対
して、翻訳時の変数の割り付け方を変更すれば、誤用さ
れたポインタが指す変数は変化し、その結果、そのポイ
ンタが指す領域は別の変数となり、そのポインタが指す
領域の値やプログラム内のいずれかの変数の値は異なっ
たものとなると期待できることに着目して、上記の問題
を解決するために、図１の原理図のとおり構成した。

【００３３】すなわち、被デバッグプログラムとしてソ
ースプログラム１１を入力し、ソースプログラム１１中
の変数に対応した変数領域を複数の配置方法で複数のデ
ータ部に割り付けつつ上記複数のデータ部を生成し、か
つ、ソースプログラム１１中の処理記述を翻訳して手続
き部を複数生成することで、ソースプログラムから翻訳
された手続き部とデータ部を含んだ複数のオブジェクト
プログラム１２，１３を生成する翻訳手段１９と、翻訳
手段１９により生成された複数のオブジェクトプログラ
ム１２，１３がロードされる主記憶領域２と、ソースプ
ログラム１１で予めブレークポイントを設定しておき、
主記憶領域２に上記複数のオブジェクトプログラム１
２，１３をロードして並行して実行し、それぞれのオブ
ジェクトプログラム１２，１３の実行がソースプログラ
ム１１上のそれぞれ同じ地点に至るか、あるいは、少な
くとも一方の実行が停止するときに、ソースプログラム
１１上同一の変数に対応する上記複数のオブジェクトプ
ログラム１２，１３内の変数どうしをそれぞれ比較し、
すべての変数どうしの値が等しかった場合は実行を再開
し、そうでない場合は実行を打ち切る実行・比較手段１
８とを有する構成とした。

【００３４】

【作用】上記構成の本発明によれば、翻訳手段１９は変
数領域を複数の配置方法で複数のデータ部に割り付ける
よう作用し、実行・比較手段１８は、並行される複数の
オブジェクトプログラム１２，１３の実行がそれぞれソ
ースプログラム１１上の同じブレークポイントに至る
か、あるいは少なくとも一方が停止するときに、ソース
プログラム１１上同一の変数に対応するそれぞれのオブ
ジェクトプログラム１２，１３内の変数同志を比較し、
すべて値が等しかった場合は実行を再開し、異なる場合
は実行を打ち切るよう作用する。

【００３５】

【実施例】図２は本発明の一実施例の全体構成図であ
る。図２において、１はＣＰＵ、２はＯＳ（オペレーテ
ィングシステム）領域３と利用者プログラム領域４を有
する主記憶領域であり、ＯＳ領域３にはＯＳプログラム
（図中、ＯＳ Prog.と記す）５が、利用者プログラム領
域４にはユーティリティプログラムが格納される。ま
た、６はキーボードディスプレイ装置、７は外部記憶装
置をそれぞれ示す。

【００３６】外部記憶装置７の記憶領域８には、初め
に、本発明に係る翻訳手段である翻訳プログラム９及び
実行・比較手段である実行・比較プログラム１０が格納
されると共に、利用者がたとえばＣ言語により作成した
ソースプログラム（図中、Ｓ Prog.と記す)1１が被デバ
ッグプログラムとして格納される。

【００３７】ここで、図３は本実施例の処理の流れを概
略的に示す図であり、図２及び図３を参照して処理の流
れを説明する。

【００３８】すなわち、ＣＰＵ１に制御されて翻訳プロ
グラム９が実行されると、ソースプログラム１１が２つ
のオブジェクトプログラム（図中、Ｏ Prog.と記す)1２
及び１３に翻訳されて記憶領域８に格納される。これら
のオブジェクトプログラム１２及び１３は、データ部
と、ＣＰＵ命令からなる手続き部とを含み、またシンボ
ルテーブルと行番号テーブルからなるデバッグ情報１２
ａ及び１３ａを有している。

【００３９】このシンボルテーブルは、変数名と変数の
型と各オブジェクトプログラム１２及び１３のデータ部
における相対アドレスと、変数域が狭義のデータ部か自
動変数領域のいずれに割り当てられるかを示す記憶区分
とを各変数名毎に示す対応表である。また、行番号テー
ブルは、ソースプログラム１１の行番号と、その行の先
頭に対応するオブジェクトプログラムの機械語命令の手
続き部における相対アドレスとを各行番号毎に示す対応
表である。

【００４０】これらのオブジェクトプログラム１２及び
１３は、互いに異なる変数割り付け方法で生成される。
この変数割り付けは、たとえば図４に示すように、ソー
スプログラム１１を翻訳プログラム９の一例であるコン
パイラ９ａにより翻訳してオブジェクトプログラム１２
又は１３を生成する際に、変数配置モードを設定するパ
ラメータ１４をコンパイラ９ａの起動時にそれぞれ異な
る値に設定することで行われる。

【００４１】たとえば、オブジェクトプログラム１２で
は変数領域のアドレス値の小さい方から、オブジェクト
プログラム１３では大きい方から順に各変数の領域が割
り付けられる。

【００４２】図２及び図３に戻って説明するに、オブジ
ェクトプログラム１２及び１３が生成されると、実行・
比較プログラム１０がＯＳプログラム５に依頼すること
で、各プログラム９,1０,1２,1３を主記憶領域２の利用
者プログラム領域４に格納してオブジェクトプログラム
１２及び１３を並行して実行し、実行途中にブレークポ
イントで停止させて各オブジェクトプログラム１２及び
１３の変数の値を比較する。

【００４３】ここで、上記の「並行して」の意味は、必
ずしも時間的に同時にという意味に限定されるものでな
く、たとえばマルチタスクのようにＣＰＵ１が時分割処
理によって順次実行してもよいし、またブレークポイン
トで停止させつつ交互に実行してもよい。なお、翻訳プ
ログラム９と実行・比較プログラム１０の両プログラム
は、図２のように同時に主記憶領域２に格納しなくとも
よく、順次格納して処理してもよい。

【００４４】オブジェクトプログラム１２及び１３の変
数の値を比較した結果、ソースプログラム１１上では同
一の値であり両オブジェクトプログラム１２及び１３上
での値が異なる変数を検出した場合は、両オブジェクト
プログラムの実行を打ち切る。そして、その変数名と値
を不一致変数表１５として出力し、キーボードディスプ
レイ装置６に不一致変数表１５を表示する。

【００４５】ここで、図５は利用者プログラム領域の構
成図であり、同図及び次に示す図６を参照してオブジェ
クトプログラムの自動変数領域について説明する。

【００４６】図５に示す利用者プログラム領域４は主記
憶領域（２）の一部であり、手続き部と協議のデータ部
がローディングされる領域４１と作業領域４２と自動変
数領域４３とからなる。自動変数領域４３は関数（サブ
ルーチン）の呼出しに応じて設定される領域であり、関
数が新たに呼び出されたり復帰することでその大きさが
変動する。

【００４７】図６は、この自動変数領域の大きさの変動
を説明する図である。

【００４８】すなわち、同図（Ａ）に示すように、まず
関数Ａが呼び出され、関数Ａから関数Ｂが呼び出され、
さらに関数Ｂから関数Ｃが呼び出されたのちに、関数
Ｃ、関数Ｂの順に復帰した場合、これに応じて自動変数
領域４３は、同図（Ｂ）のとおりに関数Ａの領域４４に
関数Ｂの領域４５が追加され、さらに関数Ｃの領域４６
が追加されて大きさが増大したのちに、関数Ｃ、関数Ｂ
それぞれの領域４６，領域４５の順に削減されて小さく
なる。

【００４９】次に、図７乃至図１３を参照して、本発明
の一実施例について具体的に説明する。

【００５０】図７はデバッグされるソースプログラム１
１の一例の具体的なソースリストを示す図であり、Ｃ言
語によるプログラムの一例を示している。なお、このソ
ースプログラムは、後述するとおり誤りを含んでいる。

【００５１】図７に示すとおり、１行〜３行において、
３つの変数ｉ，ａｒｙ〔４〕、及びｐが定義されてい
る。すなわち、変数ｉは４バイトからなる整数であり、
変数ｐは文字を指すポインタであり、ｐの変数領域は４
バイトからなる。ただし、ｐの指す領域は１バイトであ
る。

【００５２】また、Ｃ言語では文法上ａｒｙのような配
列は変数とは別のものとされるが、本実施例では簡単の
ために１つの変数とみなして説明する。この配列ａｒｙ
は４個の要素からなり、各要素は１バイトの文字からな
る。よって、配列ａｒｙは全体で４バイトからなる。

【００５３】なお、このプログラムに記述された処理の
具体的な内容については、さらに後述する。

【００５４】また、図８は、図７のソースプログラムを
翻訳プログラム９によって２つのオブジェクトプログラ
ム１２及び１３に翻訳した際の、それぞれのプログラム
の変数の割り付けを示す図である。

【００５５】図８（Ａ）はオブジェクトプログラム１２
の変数配置であり、ソースプログラムの記述の順にアド
レス値が小さいほう（2000番地）から大きいほう（2011
番地）へ各変数ｉ，ａｒｙ，ｐに４バイトづづ割り付け
られる。

【００５６】また、図８（Ｂ）はオブジェクトプログラ
ム１３の変数配置であり、ソースプログラムの記述の順
にアドレス値が大きいほう（4011番地）から小さいほう
（4000番地）へ各変数ｉ，ａｒｙ，ｐに４バイトづづ割
り付けられる。

【００５７】したがって、変数ｉの値が４になるとポイ
ンタｐは配列ａｒｙの領域外を指すことになり、オブジ
ェクトプログラム１２ではポインタｐ自身の一部を指し
このときに、後述する図７のソースプログラムの繰り返
し部分を実行すると、ポインタｐの内容が壊れる。

【００５８】またオブジェクトプログラム１３では、メ
モリ上で配列ａｒｙに続いて変数ｉが存在する。そのた
め、ｉが４になると、繰り返し部分を実行することによ
って変数ｉの一部分が壊れることになる。したがって、
この直後においてオブジェクトプログラム１２とオブジ
ェクトプログラム１３における変数ｐや変数ｉの値がそ
れぞれ食い違うことになる。

【００５９】なお、本実施例では、図５の主記憶領域
（２）のうち領域４１のデータ部に各変数が割り付けら
れたものとする。自動変数領域４３にも割り付けられた
変数に対しても可能であるが、この場合には自動変数領
域４３中で割り当てられた領域のアドレスと、自動変数
の割り当てられて領域中での相対アドレスをもとにした
アドレス値の計算が必要になる。前者のアドレスはたと
えば常にＣＰＵの特定レジスタに格納されており、後者
のアドレスは、オプジェクトプログラム内のシンボルテ
ーブルに記入されている。

【００６０】ここで、図９及び図１０は実行・比較プロ
グラム１０による処理の流れを示すフローチャートであ
り、両図はＩ及びIIにおいて連続する図である。

【００６１】実行・比較プログラム１０が実行される
と、初めに、図９のステップＳ（以下、Ｓと記す）９０
において、ＯＳプログラム５に依頼して子プロセスＡ及
びＢを生成する。これにより、主記憶領域の利用者プロ
グラム領域４にオブジェクトプログラム１２とオブジェ
クトプログラム１３の領域が確保され、またＯＳ領域３
に各子プロセスを管理するための領域が確保される。

【００６２】続いてＳ９１において、ＯＳプログラム５
に依頼して、子プロセスＡにオブジェクトプログラム１
２をロードし、実行直前の状態で停止させる。続くＳ９
２において、同様に子プロセスＢにオブジェクトプログ
ラム１３をロードし、実行直前の状態で停止させる。

【００６３】続いてＳ９３において、ＯＳプログラム５
に依頼して、各オブジェクトプログラム１２及び１３の
主記憶領域２上での手続き部と固定データ部のそれぞれ
実際の開始アドレスを計算して求める。

【００６４】続いてＳ９４において、オブジェクトプロ
グラム１２と１３のデバッグ情報のシンボルテーブルに
基づいて、各変数の変数名、変数の型、データ部内相対
アドレス、サイズなどを求めて変数対応表を作成する。

【００６５】図１１は変数対応表の一例を示す図であ
り、図７のソースプログラム１１に対応したオブジェク
トプログラム１２とオブジェクトプログラム１３の変数
対応表を示している。この変数対応表は、図７及び図８
に基づいて説明したことから明らかなとおり、図示のよ
うになる。ただし、翻訳プログラムが定めた変数アドレ
スと、プログラムがローディングされたときに決まる変
数アドレスが食い違うことがあるが、その補正の方法は
周知のことであるのでここではその説明を省略する。

【００６６】図９に戻って説明するに、変数対応表を作
成すると続くＳ９５において、オブジェクトプログラム
１２の中のデバッグ情報の前述した行番号テーブルを参
照して、ソースプログラム１１中の手続きの各行の先頭
に対応するオブジェクトプログラム１２内の命令の手続
き部内相対アドレスを求めて、求めた相対アドレスに、
オブジェクトプログラム１２の手続き部の主記憶領域２
上の開始アドレスを加えることによって主記憶領域２上
の命令アドレスに変換し、そのアドレスにブレークポイ
ントを設定する。

【００６７】すなわち、そのアドレスに存在する命令を
退避し、その位置に割り込みを発生させるための命令を
書き込む。

【００６８】続いてＳ９６において、Ｓ９５と同様に行
番号テーブルを参照して、オブジェクトプログラム１２
の手続き部の各行の先頭命令にブレークポイントを設定
する。

【００６９】それぞれのブレークポイントを設定する
と、まずＳ９７において、オブジェクトプログラム１２
の実行を開始し、この実行が設定されたブレークポイン
トで停止するか、あるいは、プログラムがブレークポイ
ントに至らずに正常に終了するか異常に終了して停止す
るのを待つ。

【００７０】オブジェクトプログラム１２の実行が停止
すると、続くＳ９８において、オブジェクトプログラム
１３の実行を開始し、同様にオブジェクトプログラム１
３の実行が停止するのを待つ。

【００７１】オブジェクトプログラム１３の実行が停止
すると、続くＳ９９において、図１１に示した変数対応
表の先頭を読みに行く。

【００７２】そして、続くＳ１００において、変数対応
表の次の要素を読み出すことにより、オブジェクトプロ
グラム１２及びオブジェクトプログラム１３における対
応する変数のアドレスとサイズを求める。

【００７３】このＳ１００の処理において、変数対応表
が最後（at the end）となり要素がなかった場合には、
Ｓ１０１の処理に進む。変数対応表がまだ最後ではなく
（ＯＫ）要素があった場合には、図１０のＳ１０２以降
の処理に進む。

【００７４】すなわち、まずＳ１０２において、ＯＳプ
ログラムに依頼して、その変数のオブジェクトプログラ
ム１２における変数アドレスより変数値を読み出し、同
様に続くＳ１０３において、オブジェクトプログラム１
３における変数アドレスより変数値を読み出す。

【００７５】両オブジェクトプログラム１２及び１３に
おける変数値を読み出すと、Ｓ１０４において、変数対
応表の型を参照してその変数がポインタであるか否かを
判断する。その変数が一つのポインタでない（Ｎo)、通
常の変数である場合はＳ１０５の処理に進み、変数対応
表のサイズと開始アドレスをもとに主記憶領域２にアク
セスしてそれらの変数値を求め、それらが等しいか否か
比較する。

【００７６】そして、両オブジェクトプログラム１２及
び１３における変数値がそれぞれ等しければ（Ｙes) 、
プログラムに誤りは発生していないのでＳ１００に戻っ
て変数対応表の次の要素を取り出し、以下、同様に繰り
返す。一方、両オブジェクトプログラム１２及び１３に
おける変数値がそれぞれ異なっていれば（Ｎo)、続くＳ
１０６においてその変数名とそれぞれの値をキーボード
ディスプレイ装置に表示する。

【００７７】ところで、Ｓ１０４においてその変数がポ
インタである（Ｙes) と判断された場合は、続いてＳ１
０７において、それらのポインタの値がともに翻訳プロ
グラム９で設定した初期値のままであるか否かを判断す
る。

【００７８】そして、たとえば、それらがともに初期値
０のままであれば（Ｙes) 、そのポインタの値は一致し
ているとみなす。すなわち、プログラムに誤りは発生し
ていないのでＳ１００に戻り、変数対応表の次の要素を
取り出して、以下、同様に処理を繰り返す。

【００７９】また、Ｓ１０７において、それらのポイン
タの値の少なくとも一方が初期値でない（Ｎo)場合はＳ
１０８に進み、オブジェクトプログラム１２においてそ
のポインタが初期値でない場合、指している領域の値を
主記憶領域２にアクセスして求める。次にＳ１０９にお
いても同様に行う。そして、Ｓ１１０においてその値を
比較する。

【００８０】また、比較の方法として、ポインタが他の
変数を指している場合、両者が対応する変数をそれぞれ
指しているかを判定することもできる。この場合は、Ｓ
１０８及びＳ１０９において、そのポインタが格納して
いるアドレス値を占めている変数を変数対応表より求め
る。

【００８１】あるいは、この変数が配列である場合に
は、変数内の指される領域の、その変数の先頭からのオ
フセットを求める。同一の変数を指し、かつオフセット
も等かった場合に、両ポインタの値は等しいと判定す
る。

【００８２】なお、ポインタがともに変数以外の領域、
たとえば作業領域内や自動変数領域を指していたら、Ｓ
１１０においてそれぞれが指す領域の値を比較し、それ
らが等しければポインタ値が等しいものとみなしてもよ
い。ただしこの場合は、以前に使っていたが返却した領
域を指している場合があるので、値が不一致でもプログ
ラムのエラーでない場合が有り得る。これはどうしても
見つからない場合に最後の手段として使うのがよい。

【００８３】Ｓ１１０において変数の値が等しくなけれ
ば（Ｎo)、Ｓ１１１に進んでそのポインタ名と、オブジ
ェクトプログラム１２及びオブジェクトプログラム１３
においてそれぞれが指す変数名をキーボードディスプレ
イ装置６の画面に表示する。

【００８４】図１２は、このキーボードディスプレイ装
置６の表示画面の一例を示す図である。

【００８５】変数名と、オブジェクトプログラムのプロ
グラム名と、オブジェクトプログラムでの変数値などを
表示することが考えられ、たとえば、図示のようにポイ
ンタ値がその変数を指しているときは変数値の欄に”変
数名”を表示し、ポインタが指す領域を占める変数がな
いときはそれが指している領域の値を表示する。

【００８６】次に、上記した図９及び図１０の実行・比
較プログラム１０の処理を図７に示したソースプログラ
ム１１に適用した場合について、より具体的、かつ詳細
に説明する。

【００８７】まず図７に戻って説明するに、このソース
プログラム１１に期待される処理は、配列ａｒｙの４つ
の配列要素を全て１にすることである。なお、変数ｉは
７行〜９行における繰り返しの実行回数を数え、変数ｐ
は配列ａｒｙの配列要素を指すポインタである。

【００８８】４行〜１０行に手続きが記述されており、
６行目のｆｏｒ（ ）は７行〜９行を繰り返し処理
の本体として実行することを指示している。また、６行
目に記述されたｉ＝０，ｐ＝ａｒｙの部分は繰り返しを
始める前に実行され、変数ｉに０を代入し、ポインタｐ
に配列ａｒｙの先頭要素のアドレスを代入するものであ
る。

【００８９】つづいて記述されたｉ＜１０の部分は、繰
り返しを続行する条件を示している。すなわち、繰り返
しの本体を実行する前に毎回この式を評価し、本体を実
行するか、それとも実行せずに繰り返し処理を打ち切る
かを判定する。もしこの式（ｉ＜１０）が満足されされ
ば、その回の繰り返し本体が実行される。

【００９０】さらにつづいて記述されたｉ＋＋，ｐ＋＋
の部分は、繰り返し本体が１回終了する度に実行される
部分で、ｉには１が加えられ、ｐは次の配列要素を指す
ように歩進される。実際には、ｐにも１が加えられる。

【００９１】したがって、本プログラム例では、ポイン
タｐは始めは配列ａｒｙの先頭の要素を指しているが、
繰り返し処理がされる度に歩進され、何回かの歩進の結
果、配列ａｒｙの領域外を指すようになる。

【００９２】そして、図１３はオブジェクトプログラム
１２及び１３を実行したときの、各変数の変化を示す図
である。

【００９３】ソースプログラム１１（図７）のブレーク
ポイントを、オブジェクトプログラム１２及び１３にお
いて、行番号テーブルを参照して、それぞれソースプロ
グラム１１上の６行目と８行目の先頭に対応するアドレ
スに設定する。実行開始直後６行目のブレークポイント
で停止したとき、全ての変数はプログラムの初期値であ
る０であるため、オブジェクトプログラム１２とオブジ
ェクトプログラム１３の対応する変数値はそれぞれ等し
い。

【００９４】すなわち、繰り返し本体が記述された８行
目のブレークポイントで停止するが、１回目のはじめ
は、オブジェクトプログラム１２とオブジェクトプログ
ラム１３の各変数は図示のとおり初期値０で、ポインタ
ｐは配列ａｒｙを指している。以後、繰り返しが実行さ
れる度に変数ｉは１ずつ加算され、ｐにも１ずつ加算さ
れるが、オブジェクトプログラム１２とオブジェクトプ
ログラム１３の対応する変数値はそれぞれ等しく、ポイ
ンタｐは配列ａｒｙの中を指している。

【００９５】しかし、４回目の繰り返しを終了したあ
と、６行目の前述したｆｏｒ（ ）の中のｉ＋＋を実
行することで、変数ｉの値は４となる。また、ｐ＋＋を
実行することで、ポインタｐは配列ａｒｙの最後の要素
の次を指すようになる。

【００９６】このため、５回目の８行目のブレークポイ
ントにおいて、オブジェクトプログラム１２では配列ａ
ｒｙの後方に存在する変数ｐの一部を指し、オブジェク
トプログラム１２では配列ａｒｙの前方に存在する変数
ｉの一部を指すことになる（図８参照）。

【００９７】すなわち、図７のソースプログラムは６行
目の記述ｉ＜１０に誤りがあるため、５回目の繰り返し
で図１０のＳ１１０の処理が実行されるとポインタｐの
値が異なるものと判定され、ポインタｐの名前とｐの指
す変数名”ｐ”と”ｉ”がそれぞれ出力され、たとえば
図１２のようにキーボードディスプレイ装置に表示され
る。

【００９８】このように本実施例によれば、ポインタを
含むプログラムのポインタに起因する誤りを、ポインタ
値に関する値の正当な範囲を特に指定することなしに発
見することがきるので、従来の方法では極めて困難であ
ったポインタを含むプログラムのデバッグを効率的に行
うことができる。このようなプログラムの誤りは発生頻
度は低いものの、もし発生した場合にデバッグに要する
時間と労力は膨大なものであり、本実施例のプログラム
異常検出装置は極めて有効なデバッグ作業のツールとな
る。

【００９９】また、上記実施例ではポインタの値も各変
数の値とともに比較したが、ポインタについてはそれが
格納する値、それが指す領域の値、あるいはそれが指す
変数を比較しない方法も可能である。たとえば、ソース
プログラム１１については、５回目を実行したあと、ｐ
及びｉの値がともに異なることになり、６回目のはじめ
で停止する。ただし、５回目の＊ｐ＝１；の実行におい
て、プログラムが異常終了することもあり得る。

【０１００】なお、ここで翻訳プログラムの他の様々な
例について、図１４〜図１６を参照して紹介しておく。

【０１０１】図１４に示す翻訳プログラムの他の例はコ
ンパイラ９ａとアセンブラ９ｂからなり、Ｃ言語への一
適用例である。

【０１０２】すなわち、ソースプログラム１１をいった
んアセンブラ・ソースプログラム２０に翻訳する際に、
変数配置モードを設定するパラメータ１４をコンパイラ
９ａの起動時にそれぞれ異なる値に設定することで、ア
センブラ・ソースプログラム２０中の変数の宣言順序を
異なる順序にするものである。

【０１０３】図１５に示す翻訳プログラムのさらに他の
例も、上記と同様にＣ言語への一適用例である。

【０１０４】すなわち、コンパイラ９ａによりソースプ
ログラム１１をいったんアセンブラ・ソースプログラム
２０に翻訳したのち、このアセンブラ・ソースプログラ
ム２０をアセンブラ９ｂによりオブジェクトプログラム
１２又は１３に翻訳する際に、変数配置モードを設定す
るパラメータ１４ａをアセンブラ９ｂの起動時にそれぞ
れ異なる値に設定することで、オブジェクトプログラム
１２又は１３における変数の順序を異なる順序にするも
のである。

【０１０５】また、図１６に示す翻訳プログラムのさら
に他の例は、図１６（Ａ）に示すとおり、図４で説明し
たのと同様にしてコンパイラ９ａ（又はアセンブラ９
ｂ）によりソースプログラムＡからオブジェクトプログ
ラムＡを生成し、一方、図１６（Ｂ）に示すとおり、ソ
ースプログラムＡの変数の順序を例えば逆に入れ換える
ソース変換処理２１を行ってソースプログラムＢを生成
し、このソースプログラムＢからコンパイラ９ａ（又は
アセンブラ９ｂ）によりオブジェクトプログラムＢを生
成するものである。

【０１０６】次に示す図１７は図１６（Ｂ）におけるソ
ース変換処理の一例を示す図であり、図１７（Ａ）のva
rprog1.cは変換前のソースプログラムＡ、図１７（Ｂ）
のvarprog2.cはソースプログラムＡを変換処理して得ら
れたソースプログラムＢの各一例を示している。

【０１０７】たとえば、int a;は int型の整数ａを定義
しているが、変換後のソースプログラムＢでは、この整
数ａを定義したあとに、int a ; の行が追加
されている。このint a ( a に下線 を５つ
並べたもの）の記述は追加したダミーの変数の名前をあ
らわす。整数ｂと整数ｃのあとにも同様のダミーの変数
が追加されている。

【０１０８】staticなどは変数の割り付け場所の区分な
どを示すもので、変換後のプログラムてもそのまま使用
している。これは、その直前の変数の割り付け場所の中
で変数と変数との間に新たな変数を割り付けるためであ
る。varprog1.cを翻訳すると、変数ａの次に変数ｃが割
り付けられているが、varprog2.cの場合は変数ａの次に
変数 a が、変数 a に続いて変数ｃ
が割り付けられる。

【０１０９】このようにダミーの変数を追加してオブジ
ェクトプログラムを実行し各変数の値を調べると、各変
数が割り付けられる領域の間にダミーの変数が割り付け
られる領域が有るために、ポインタが誤って使われる
と、それが指す変数はvarprog1.cとvarprog2.cとで別の
変数になると期待でき、容易に誤りを発見することがで
きる。

【０１１０】なお、ここでソース変換処理の他の様々な
例について、図１８〜図１９を参照して紹介しておく。

【０１１１】図１８はソース変換処理の他の例を示す図
である。

【０１１２】同図は、利用者の作成したソースプログラ
ムを、デバッグ対象のソースプログラムの変数定義と変
数定義との間にダミーの変数を定義した部分を挿入して
変換処理を行った結果を示す。

【０１１３】ここでは、各変数に初期値として０が定義
されている。これを翻訳したのち実行し、たとえばソー
スプログラム varprog3.c の各行において変数名が５つ
の下線 で終わる追加されたダミーの変数の値
を調べる。デバッグ対象のソースプログラムの変数が示
すポインタの誤りによってダミーの変数が壊されるた
め、ダミーの０でない変数が見つかった場合にプログラ
ムの異常の可能性があるとしてプログラムの実行を停止
させる。また、０でない変数が見つからなかった場合は
実行を再開する。

【０１１４】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、並行される
複数のオブジェクトプログラムの実行がそれぞれソース
プログラム上の同じ地点に至るか、あるいは少なくとも
一方が停止するときに、ソースプログラム上同一の変数
に対応するそれぞれのオブジェクトプログラム内の変数
同志を比較され、すべて値が等しかった場合は実行が再
開され、異なる場合は実行が打ち切られるため、ポイン
タを含むプログラムのポインタに起因する誤りをポイン
タ値に関する値の範囲を特別指定することなしに発見す
ることがきるので、従来のデバッグ方法では極めて困難
であったポインタを含むソースプログラムのデバッグで
も効率的に行うことができる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例の全体構成図である。

【図３】本発明の一実施例の処理の流れを示す図であ
る。

【図４】翻訳プログラムの一例を示す図である。

【図５】利用者プログラム領域の構成図である。

【図６】図５の自動変数領域の大きさの変動を説明する
図である。

【図７】ソースプログラムの一例のソースリストを示す
図である。

【図８】図７のソースプログラムを２つのオブジェクト
プログラムに翻訳した際の、それぞれの変数の割り付け
を示す図である。

【図９】本発明の一実施例になる実行・比較プログラム
による処理を示すフローチャート（その１）である。

【図１０】本発明の一実施例になる実行・比較プログラ
ムによる処理を示すフローチャート（その２）である。

【図１１】変数対応表の一例を示す図である。

【図１２】表示画面の一例を示す図である。

【図１３】オブジェクトプログラムを実行したときの各
変数の変化を示す図である。

【図１４】翻訳プログラムの他の例を示す図である。

【図１５】翻訳プログラムのさらに他の例を示す図であ
る。

【図１６】翻訳プログラムのさらに他の例を示す図であ
る。

【図１７】ソース変換処理の一例を示す図である。

【図１８】ソース変換処理の他の例を示す図である。

【符号の説明】

２ 主記憶領域 ４ 利用者プログラム領域 ６ キーボードディスプレイ装置 ７ 外部規格装置 ９ 翻訳プログラム １０ 実行・比較プログラム １１ ソースプログラム １２，１３ オブジェクトプログラム １２a,１３a デバッグ情報 １８ 実行・比較手段 １９ 翻訳手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 11/28 G06F 11/36 G06F 9/45

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被デバッグプログラムとしてソースプロ
   グラム（１１）を入力し、該ソースプログラム（１１）
   中の変数に対応した変数領域を複数の配置方法で複数の
   データ部に割り付けつつ上記複数のデータ部を生成し、
   かつ、該ソースプログラム（１１）中の処理記述を翻訳
   して手続き部を複数生成することで、該ソースプログラ
   ムから翻訳された該手続き部と該データ部を含んだ複数
   のオブジェクトプログラム（１２，１３）を生成する翻
   訳手段（９，１９）と、 該翻訳手段（９，１９）により生成された複数のオブジ
   ェクトプログラム（１２，１３）がロードされる主記憶
   領域（２）と、 該ソースプログラム（１１）で予めブレークポイントを
   設定しておき、該主記憶領域（２）に上記複数のオブジ
   ェクトプログラム（１２，１３）をロードして並行して
   実行し、それぞれのオブジェクトプログラム（１２，１
   ３）の実行が該ソースプログラム（１１）上のそれぞれ
   同じブレークポイントに至るか、あるいは、少なくとも
   一方の実行が停止するときに、該ソースプログラム（１
   １）上同一の変数に対応する上記複数のオブジェクトプ
   ログラム（１２，１３）内の変数どうしをそれぞれ比較
   する実行・比較手段（１８，１０）とを有することを特
   徴とするプログラム異常検出装置。
2. 【請求項２】 前記実行・比較手段（１８，１０）は、
   対応する変数のうちポインタについては、該ポインタの
   ポインタ値がともに初期値の場合か、又は、ともに初期
   値でなく、それぞれのポインタが前記ソースプログラム
   （１１）上で同一の変数を指している場合か、それらの
   ポインタ値が指す領域の値が等しい場合は値を等しいと
   判定し、そうでない場合は値を異なると判定することを
   特徴とする請求項１記載のプログラム異常検出装置。
3. 【請求項３】 前記翻訳手段（９，１９）は、前記ソー
   スプログラム（１１）中で定義された変数に対して、一
   つはアドレスの小さい順に、もう一つはアドレスの大き
   い順に変数領域を割り付けることを特徴とする請求項１
   記載のプログラム異常検出装置。
4. 【請求項４】 前記翻訳手段（９，１９）は、前記ソー
   スプログラム（１１）中で定義された複数の変数に対し
   て、該複数の変数がそれぞれ割り付けられた複数の領域
   を順に並べて一つのオブジェクトプログラムを生成する
   とともに、該複数の変数が割り付けられた一つの領域と
   他の領域との間にダミー領域を割り付けつつもう一つの
   オブジェクトプログラムを生成することを特徴とする請
   求項１記載のプログラム異常検出装置。