JPH06342384A - 無限ループ検出装置及び、方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、プログラムの動作テストを行う際
の、プログラムの無限ループを検出する装置, 及び方法
に関し、実行時のオーバヘッドを抑える。 【構成】 プログラムの実行に伴って、状態が変化する
データ処理装置で、乱数発生機構が出力した数を、履歴
収集ステップとしてプログラム実行部に与え、履歴収集
ステップを実行したときの履歴情報を履歴情報格納機構
に通知し、通知された履歴情報を所定の部分に追加し、
同じ履歴情報が上記履歴情報格納部に、１つ，又は、複
数個存在する場合は、ループの候補格納部に、既に、上
記履歴情報格納部に記録されている履歴情報と、その履
歴情報の履歴ＩＤが指示している次の履歴情報をループ
候補とし、今通知された履歴情報をループの基準候補
(R) として記録し、以降、プログラム実行部からの履歴
情報が、上記ループ候補，及び、基準(R) と一致しない
場合を削除することを繰り返して、上記基準(R) と一致
するまでのステップを検索する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プログラムの動作テス
トを行う際の、プログラムの無限ループを検出する装
置, 及び方法に関する。

【０００２】プログラムは、仕様書等に基づいて、正確
に、実現したつもりでも、動作テストして、初めて発見
される異常 (バグ) というものが存在する。又、設計し
たアルゴリズムそのものに、欠陥が見つかる場合も多
い。

【０００３】プログラムの開発においては、上記動作テ
ストの占める期間は大きいので、上記バグの発見と、改
修の期間を短縮することは、開発のコストを抑える上で
重要である。

【０００４】そこで、従来から、デバッガと呼ばれるエ
ラーを通知する機構などが、特定の言語のプログラム開
発環境として提供されている。又、メモリ等の計算機資
源の消費状況を調べる手段が提供されている。

【０００５】然しながら、上記新規に開発したプログラ
ムに無限ループが存在していると、その無限ループの検
出に時間がかかる問題があり、効果的な無限ループ検出
装置, 及び、方法が必要とされる。

【０００６】

【従来の技術】図１０は、従来の無限ループ検出方法を
説明する図である。通常、新規に開発したプログラムを
テストしているとき、無限ループに陥った場合は、実行
が終了しないため、これに気付くまでの間に、計算機資
源を無駄に使用してしまう。

【０００７】例えば、プログラム開発者は、プログラム
中の無限ループを検出するためには、図示されているよ
うに、プログラム設計データを見て、予め、テストデー
タに関する計算量を計算し、実行時間を予測しておくと
いう方法で対応している。即ち、動作テストの予測実行
時間が過ぎても、終了しないという状態を、例えば、デ
ィスプレイ上において観察するとか, 又は、計算機資源
の消費状況、例えば、主記憶装置の使用量に注意を払い
ながらテストを行っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、複雑で、大規
模な計算を実行するプログラム, 或いは、並列実行を伴
うプログラムでは、計算量を予測することが難しいた
め、プログラマの勘に頼ることが多くなり、プログラム
の実行が無限ループに陥っていることを検出するのが困
難になるという問題があった。

【０００９】上記プログラムの実行が無限ループに陥っ
ているのを検出する為の技術として、本願出願人が先願
していま特開昭６２−１０６５５２号公報「無限ループ
検出装置」があるが、プログラム・カウンタの値を監視
してループ状態を判定する際、予め、決められた回数
値、例えば、１０００回より大きくなった場合に無限ル
ープの検出信号を出力するものであり、前述のように、
複雑で、大規模な計算を実行するプログラム, 或いは、
並列実行を伴うプログラムでは、計算量を予測すること
が難しいため、予め、無限ループを検出するのに必要な
プログラム・カウンタの回数値を決定することが困難で
あり、最近のように、データ処理の多様化，複雑化して
いる現状では、現実的ではないという問題があった。

【００１０】本発明は上記従来の欠点に鑑み、収集する
履歴情報を小さくすることにより、ごくわずかのオーバ
ヘッドで、ループの長さを考慮することなく、即ち、前
述のように、予め、決定しておくことなく、無限ループ
を検出することができる無限ループ検出装置，及び方法
を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１，図２，図３は、本
発明の原理説明図であり、図１，図２は構成例を示し、
図３は、動作フローの例を示している。上記の問題点は
下記の如くに構成された無限ループ検出装置，及び、無
限ループ検出方法によって解決される。

【００１２】(1) プログラムのループ検出装置を、プロ
グラムの実行に伴って、状態が変化するデータ処理装置
において、乱数発生機構 1と、上記乱数発生機構 1から
出力される数を、履歴収集ステップとして、実行結果を
履歴情報として出力するプログラム実行機構 3と、上
記プログラム実行機構 3からの実行結果情報を、履歴情
報として格納する履歴情報格納部 20 と, 上記プログ
ラム実行機構 3から得られた、上記履歴情報と一致す
る上記履歴情報格納部 20 の履歴情報と、その履歴情
報の履歴識別子 (履歴ＩＤ）が指示する履歴情報をプ
ログラムループの候補とし、今得られた履歴情報
を、プログラムループの基準候補(R) として格納する
ループの候補格納部 22 と、上記上記プログラム実行機
構 3から得られた、上記履歴情報に基づいて、上記履
歴情報格納部 20,又は、上記ループ候補格納部 22 に格
納されている履歴情報を比較する履歴情報検索部 21 と
から構成される履歴情報格納機構 2とを備えて、上記プ
ログラム実行機構 3からの、所定の順序で得られる履歴
情報に基づいて、上記ループ候補格納部 22 に記録さ
れている上記ループ候補の次のステップが指示してい
る履歴情報を検索, 比較して、一致しないループの候補
を削除し、上記ループの候補の総てが消去されたと
き、上記プログラムループの基準候補(R) も消去する
ことを繰り返し、ある時点で生起した上記プログラムル
ープの基準候補(R) と一致するまでのプログラムステ
ップを抽出して無限ループを検出するように構成する。

【００１３】(2) プログラムの実行に伴って、状態が変
化するデータ処理装置において、乱数発生機構 1が出力
した数を、履歴収集ステップとしてプログラム実行機構
3に与え、プログラム実行部 3は、上記履歴収集ステッ
プを実行したときの履歴情報を履歴情報格納機構 2に
通知し、履歴情報格納機構 2は、履歴情報格納部 20
に、上記通知された履歴情報に、所定の履歴識別子 2
0aと、上記乱数発生機構 1が出力する数値を、次のステ
ップ迄の距離 20bを付加して格納し、ループの候補格納
部 22 内での、ループの候補の有無をを検索して、ル
ープの候補がなければ、上記通知された履歴情報と
同一の履歴情報が、履歴情報格納部 20 に蓄積されてい
るか否かを検索し、蓄積されていなければ、上記乱数発
生機構 1に履歴収集ステップを要求して、プログラム実
行部 1に通知し、上記通知された履歴情報と同一の履
歴情報が、一つ, 又は、複数個が、上記履歴情報格納部
20 に存在していると、上記ループの候補格納部 22
に、上記蓄積されている履歴情報と、その履歴情報の上
記履歴識別子が指示している履歴情報とを、ループの候
補とし、今通知された履歴情報を、プログラムルー
プの基準候補(R) として、所定の領域に記録し、且
つ、上記履歴情報の次のステップ迄の距離 20bの最小値
を、上記プログラム実行部 1に通知し、上記ループの候
補格納部 22 での、ループの候補の有無を検索して、ル
ープの候補が有ると、上記通知されてきた履歴情報
が、各ループの候補の次のステップ迄の距離が指示し
てきるループの候補の履歴情報ａと一致しているかど
うかを検索し、一致していれば、その履歴情報ａで、
上記ループ候補格納部 22 の内容を更新して、その履歴
情報ａの次のステップ迄の距離が指示しているステッ
プ数の最小の数値を、上記プログラム実行部 1に通知
し、一致していなければ、その履歴情報ａと、元の履
歴情報とを、上記ループ候補格納部 22 から削除し、
未だ、ループの候補が残っている場合には、その残っ
ているループの候補の次のステップ迄の距離から、上
記削除したループの候補の次のステップ迄の距離を減
算して、次のステップ迄の距離を再計算した数値を、上
記プログラム実行部 1に通知し、ループの候補が残っ
ていない場合には、上記ループの基準候補(R) も削除
して、乱数発生機構 1に履歴収集ステップを要求して、
プログラム実行部 1に通知することを繰り返して、上記
プログラム実行部 1から通知された履歴情報が、上記
プログラムループの基準候補(R) と一致したとき、上
記プログラム実行部 1に通知するステップ数を“１”と
し、上記と同じ処理を繰り返して、再度、上記プログラ
ム実行部 1から通知された履歴情報が、上記プログラ
ムループの基準候補(R) と一致したとき無限ループが
検出された判定するように構成する。

【００１４】(3) 上記履歴情報として、プログラムの
制御変数とするように構成する。 (4) 又、他の無限ループ検出装置として、複数のプロセ
スが、資源の共有，又は、所定の通信手段によって、同
期しながら並列に処理を進めることを記述した複数のプ
ログラムの実行に伴って、複数のプロセスの状態が変化
するデータ処理装置において、上記複数のプログラムの
実行を行うプログラム実行機構 30,31, 〜と並列に実行
される各プロセスの状態を収集する実行情報収集手段 4
と、上記１項に記載の乱数発生機構 1と、履歴情報格納
部 2とから構成する。

【００１５】(5) 上記４項に記載の無限ループ検出装置
を使用して、上記２項に記載と同様の手順で無限ループ
を検出するように構成する。 (6) 上記４項に記載の無限ループ検出装置，又は、上記
５項に記載の無限ループ検出方法で使用する履歴情報
として、複数個のプログラム実行機構 30,31,〜から通
知される各履歴情報を論理積したものとするように構
成する。

【００１６】

【作用】図１，図２に示した原理説明図において、図１
(a) は、プログラム実行機構が１つの場合の無限ループ
検出装置の構成例を示し、図１(b) は履歴情報格納機構
のデータ構造例を示し、図１(c) はループの候補格納機
構のデータ構造例を示し、図２は、プログラム実行機構
が複数個ある場合の無限ループ検出装置の構成例を示し
ている。

【００１７】先ず、乱数発生機構 1は、履歴情報格納機
構 2からの要求に応じて、例えば、“２”以上の乱数を
出力し、該出力された乱数を受信した履歴情報格納機構
2は、プログラム実行機構 3に対して、上記受信した乱
数のステップを与え、プログラム実行機構 3は、上記与
えられたステップ数を実行したときの履歴情報を出力
する。

【００１８】上記履歴情報格納機構 2は、履歴情報格納
部 20 と、履歴情報検索部 21 と、ループの候補格納部
22 とから構成されている。上記履歴情報格納部 20
は、図１(b) に示したデータ構造を持ち、図１，図２に
示されているプログラム実行機構 3, 又は、30,31,〜か
ら得られる履歴情報に、上記乱数発生機構 1から得ら
れた乱数に基づいた、次の履歴情報を収集するまでの
ステップ数と, 次の履歴情報の識別子 (履歴ID) とを付
加して蓄積する。上記履歴情報の識別子 (履歴ID)
は、例えば、図示されていないインクリメンタで生成し
た整数を用いる。 上記履歴情報の蓄積方法として、
同じキーで取り出すことのできるデータが大きくなり過
ぎないような方法で蓄積できれば、蓄積効率，検索効率
がよくなる。例えば、履歴情報を数値化し、その値を
“１３”で割った余りの値をキーとして、そのキー値に
応じて情報を分割して蓄積するようにする。上記キー値
を作成する関数は、ユーザからの要求に応じて定義す
る。

【００１９】上記履歴情報検索部 21 は、プログラム実
行部 3から受信した履歴情報が、上記履歴情報格納部
20 等に、既に、格納されているか否かの検索する機能
と、記録されている上記付加情報から、次に格納された
履歴情報を参照する機能を備えている。

【００２０】ループの候補格納部 22 は、図１(c) に示
されたデータ構造を持ち、無限ループの候補となる履歴
情報を保持する領域である。前述しているプログラム
実行機構 3は、上記履歴情報格納機構 2から与えられた
履歴収集ステップを実行したとき、実行状態に関する履
歴情報を出力しながら、定義されたプログラムを実行
する。

【００２１】上記実行状態を特定できる履歴情報は、
予め、プログラム中に与える。具体的には、ソースプロ
グラムを、所定の高級言語、例えば、Ｃ言語で記述する
際に指定しておく。例えば、演算結果を出力するとか、
"for" とか"While" などの命令に現れる制御変数ｉ，ｊ
の状態変化を出力するといった記述で対応できる。

【００２２】但し、明示的に現れない言語で記述された
ソースプログラムでは、ユーザによる指定が必要とな
る。例えば、言語処理系のマクロなどを利用することに
よって、必要な部分を指定する。

【００２３】図２では、プログラムの実行が、複数のプ
ログラム実行機構 30,31, 〜で行われる場合を示してい
る。この場合の実行情報収集機構 4は、プログラムの実
行を行う全てのプログラム実行機構 30,31, 〜からの履
歴情報を収集する機能を備えており、例えば、その論
理積情報を履歴情報として、履歴情報格納機構 2に通
知することが、図１の場合と異なる部分である。

【００２４】次に、図３は、上記履歴情報格納機構 2で
の処理の流れを示したものである。以下、図３によっ
て、履歴情報格納機構 2での処理により、本発明の主眼
となる無限ループの検出動作を説明する。図中、（ ）
内の数字は、以下で説明する各処理動作の番号に対応す
る。

【００２５】(1) 先ず、プログラムの実行に先立って、
乱数発生機構 1が出力した数を、履歴情報収集ステップ
として、プログラム実行機構 (以下、プログラム実行部
ということがある) 3 に与える。

【００２６】(2) プログラム実行部 1は、状態変化に関
する計算の実行ステップをカウントしながら、プログラ
ムに従って動作する。このとき、乱数発生機構 (以下、
乱数発生装置ということがある) 1 が出力した数と一致
する履歴情報収集ステップを実行したときには、履歴情
報を履歴情報格納機構 2に与え、実行ステップをクリ
アする。｛図３の処理ステップ 100参照｝ (3) 履歴情報格納機構 2は、プログラム実行部 3から履
歴情報が通知されたとき、以下の動作を行う。

【００２７】(31)上記履歴情報格納機構 2内のループの
候補格納部 22 内に、ループの候補がなければ、既に、
同じ履歴情報が履歴情報格納部 20 に蓄積されているか
否かを検索し、予め、決められている方法にしたがっ
て、前述のキー値を計算し、そのキー値の示す部分に、
今通知された履歴情報を追加する。｛図１(b),及び、
図３の処理ステップ 101,102参照｝ ここで、履歴情報格納部 20 に、同じ履歴情報が、既
に、存在しているか否かに応じて、プログラム実行部 1
に与えられる次のステップ数は、(32)〜(34)に示すよう
になる。

【００２８】(32)同じ履歴情報が存在しない場合には、
上記乱数発生機構 1から得たステップ数を、プログラム
実行部 3に与える。｛図３の処理ステップ 104参照｝ (33)同じ履歴情報が一つだけ存在する場合には、既に、
記録されている履歴情報に記録されている「次のステッ
プ数」 (又は、履歴ＩＤ）の値を、プログラム実行部 3
に与える。

【００２９】又、上記ループの候補格納部 22 に、上
記、既に、記録されている履歴情報と、その履歴情報に
記録されている「次のステップ数」での履歴情報を、ル
ープの候補, ａとして、図１(c) に示したように格
納すると共に、今、プログラム実行部 3から通知された
履歴情報を、検出しようとしているループの基準候補
(R) として、所定の領域に格納する。｛図３の処理ス
テップ 105参照｝ (34)同じ履歴情報が複数個存在している場合には、その
全てをループの候補, ａとして、上記(33)と同様
に、ループの候補格納部 22 に格納する。このとき、既
に、記録されている複数個の履歴情報の「次のステップ
数」の値の内、最小値をプログラム実行部 3に与える。
｛図３の処理ステップ 105,106参照｝ (35) 次に、ループの候補格納部 22 に、ループの候補
が存在するときも、プログラム実行部 3から履歴情報
が通知されてくると、前述の処理ステップ 102での処
理と同様にして、履歴情報格納部 20 に、図１(b) に示
したデータ構造で履歴情報を追加すると共に、上記ルー
プの候補格納部 22 内の、一つ, 又は、複数個のループ
の候補の「次のステップ数」（又は、履歴ＩＤ）が指
示している履歴情報と比較する。

【００３０】このとき、上記複数個のループの候補の
「次のステップの数」の最小値のものを、採用したステ
ップ数として、図１(c) のループ候補格納部 22 の「次
のステップまでの距離」に設定し、そのループの候補の
履歴ＩＤを、採用したループの候補として「履歴ＩＤ」
に設定しておく。｛図３の処理ステップ 107,108,109参
照｝ 上記において、処理ステップ 108で示したように、上記
ループの基準(R) として記録されているループの候補
とも比較されるが、一般には、複数個の処理ステップを
実行した後に、この基準候補(R) と一致して、無限ル
ープとなることになるので、この時点では、該ループの
基準(R) の履歴情報と一致することは少ない。

【００３１】(36) 上記比較において、プログラム実行
部 3からの履歴情報と、ループの候補格納部 22 に格
納されているループの候補である履歴情報の「次のス
テップまでの距離」が指示している履歴情報ａの値が
一致した場合には、上記ループの候補格納部 22 のルー
プの候補を、上記一致した履歴情報ａで更新し、該
ループの候補の履歴情報の「次のステップまでの距
離」に記録されているステップ数の最小値を、プログラ
ム実行部 3に通知する。｛図３の処理ステップ 109,10
5,106参照｝ このように、プログラム実行部 3からの履歴情報を、
ループの候補格納部 22 に格納されている履歴情報の
「次のステップまでの距離」 (又は、履歴ＩＤ）が指示
している履歴情報ａと比較するのは、上記ループの候
補格納部 22 に格納されている履歴情報については、
図３の処理ステップ 103において、プログラム実行部 3
からの履歴情報と比較済みであることによる。

【００３２】(37) 上記の比較において、プログラム実
行部 3からの履歴情報と、ループの候補格納部 22 に
格納されているループの候補である履歴情報の「次の
ステップまでの距離」が指示している履歴情報ａの値
が一致しなかった場合には、採用したループの候補、即
ち、上記履歴情報と、該ループの候補の履歴情報の
「次のステップ数」が指示している履歴情報ａを削除
する。｛図３の処理ステップ 109,110参照｝ (38) 上記の一致しないループの候補, ａを削除し
て、未だ、ループの候補が他に残っている場合には、
上記(34)の処理でプログラム実行部 3に通知した最小の
ステップの値と、採用したループの候補の「次のステ
ップまでの距離」が指示しているステップの数との差分
を計算した値を、プログラム実行部 3に与える。｛図３
の処理ステップ 110,106参照｝ (39) 上記の一致しないループの候補, ａを削除し
て、ループの候補がない場合には、それまでにループの
候補格納部 22 に格納されていた、全てのループの候補
はループの対象外になったということで、上記ループの
候補の基準候補(R) も削除した後、乱数発生機構 1か
ら得られたステップ数をプログラム実行部3に与える。

【００３３】(310) 上記のようにして、上記プログラ
ム実行部 3から得られた履歴情報が、ループの候補格
納部 22 のループの候補の基準(R) の値と一致したと
き、上記(33)の処理でループの候補格納部 22 に格納さ
れていたループの候補の基準(R) から何ステップかの
実行の後、再度、同じ履歴情報が得られたことになる
ので、最も有力なループの候補が得られたとして、上記
何回かの(35)の処理で採用したステップの数の総和より
小さい値で、再度、上記ループの候補の基準(R)と一
致するまで、１ステップずつ履歴を収集する為に、プロ
グラム実行部 3には、１ステップずつの履歴収集ステッ
プを与える。｛図３の処理ステップ 112参照｝ これは、プログラム実行部 3から得られた履歴情報
が、上記基準(R) の履歴情報と一致したのが、複数回
のループを実行して得られた結果であるかも知れない
(履歴情報を収集するステップの数は乱数によっている
ことによる) ので、１ステップずつで履歴情報の再収集
を行うことで、１回のループで、上記プログラム実行部
3から得られた履歴情報が、上記基準(R) の履歴情
報と一致することが期待できることによる。

【００３４】このときの履歴情報の記録を、ループの
候補格納部 22 に追加し、上記(3),(31)〜(309) を繰り
返す。｛図３の処理ステップ 101,107,108,112,113参
照｝ (311) 上記１ステップの間隔で実行した履歴情報
が、再度、上記基準(R) と一致したとき、その１ステ
ップずつのプログラムルートを無限ループとして検出す
る。

【００３５】上記の処理で、上記基準(R) と同じ履歴
情報が得られる迄にプログラムの実行が終了した場合
には、そのステップの履歴はループではないと認識し、
無限ループとしない。｛図３の処理ステップ 112,114参
照｝ このようにして、本発明による無限ループの検出方法で
は、乱数発生機構 1から生成される乱数を履歴収集ステ
ップとしてプログラム実行部 3に与えて、該履歴収集ス
テップを実行した時の履歴情報を、履歴情報格納部 2
0 に格納し、次に通知される履歴情報が、既に、上記
履歴情報格納部 20 に格納されている履歴情報と一致し
たとき、その一致した履歴情報と、その履歴情報の次の
ステップまでの距離が指示する履歴情報をループの候補
, ａとしてループの候補格納部 22 に格納し、今通
知された履歴情報を、ループの候補の基準(R) と
し、次に通知される履歴情報が、上記ループの候補格
納部 22 に記録されているループの候補の「次のステ
ップ迄の距離」が指示する履歴情報ａと一致したと
き、ループの検出に有為な履歴情報として，ループの候
補格納部 22 を、その履歴情報で更新し、一致しなかっ
た場合には、上記ループの候補格納部 22 に記録されて
いるループの候補と, そのループの候補の「次のス
テップ迄の距離」が指示する履歴情報ａとを削除し、
ループの候補格納部 22 に、最早、ループの候補，
ａがなくなったときは、それまでのループの候補，
ａは、ループの対象外として、上記ループの候補の基準
（R)も削除することを繰り返して、プログラム実行部
3から通知された履歴情報が、何ステップかのプログ
ラムステップを実行した後において、上記ループの候補
の基準（R)の履歴情報と一致したとき、その各ステッ
プは無限ループを構成している確率が大きいので、１ス
テップずつの履歴情報収集ステップを与えて、再度、上
記ループの候補の基準（R)の履歴情報と一致したと
き、無限ループを検出した認識するようにしたものであ
る。

【００３６】従って、複雑なプログラムの構造に基づい
て、ループとなるプログラムステップの数を予測すると
いった困難な作業をすることなく、又、乱数によって履
歴情報を得るステップ数を得ているので収集する履歴情
報を少なくすることによって、ごく僅かのオーバヘッ
ドでループの長さを考慮することなく、大きい無限ルー
プも、小さい無限ループも検出することができる効果が
ある。

【００３７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面によって詳述す
る。前述の図１〜図３は、本発明の原理説明図であり、
図４〜図９は、本発明の一実施例を示した図であり、図
４は履歴情報格納部の格納例を示し、図５は履歴情報格
納部とループの候補格納部での格納例を示し、図６は履
歴情報として、制御変数とした場合の格納例を示
し、図７〜図９は、並列処理時の無限ループの例を示し
ている。

【００３８】本発明においては、手段の欄で説明したよ
うに、プログラムの実行に伴って、状態が変化するデー
タ処理装置において、乱数発生機構 1が出力した数を、
履歴収集ステップとしてプログラム実行部 3,30,31, 〜
に与え、履歴収集ステップを実行したときの履歴情報
を履歴情報格納機構 2に通知し、通知された履歴情報
を履歴情報格納部 20 の所定の部分に追加し、同じ履歴
情報が上記履歴情報格納部 20 に、１つ，又は、複数個
存在する場合は、ループの候補格納部 22 に、既に、上
記履歴情報格納部 20 に記録されている履歴情報と、そ
の履歴情報の履歴ＩＤが指示している次の履歴情報をル
ープ候補，ａとして記録すると共に、今通知された
履歴情報をループ候補の基準(R) として記録し、以
降、プログラム実行部 3等からの履歴情報が、上記ル
ープ候補の「次のステップまでの距離」が指示してい
る履歴情報ａ，及び、基準(R) と一致しない場合を
削除することを繰り返して、上記、ある時点で生起した
基準(R) と一致するまでのステップを検索して、上記
プログラム実行部 3等からの履歴情報が、上記ループ
の候補格納部 22 のループの基準(R) と一致する、１
ステップずつのループを無限ループとする手段が、本発
明を実行するのに必要な手段である。尚、全図を通して
同じ符号は同じ対象物を示している。

【００３９】以下、図１〜図３を参照しながら、図４〜
図９によって、本発明の無限ループ検出装置，及び検出
方法を具体例で説明する。図４は、プロログ(Prolog)言
語で記述されたプログラムをテストする場合の履歴情報
格納部 20 の格納例を示している。｛実施例１：請求項
１，２に記載の実施例に対応｝ リスト処理用の述語 append は、２つのリストを結合し
て別のリストを作るために使用される。この append
は、次のように定義される。

【００４０】 append (〔 〕,Y_s,Y _s ). ────────────────────(1) append (〔X ｜X _s 〕_, Y _s,〔X ｜Z _s 〕):-append(X _s ,Y _s,Z _s) ──(2) このプログラムに〔a,b,c 〕と〔d,e 〕の２つのリスト
を入力したときの動作を、引き数が異なる append が呼
ばれたときに注目すると、以下のように実行される。

【００４１】t1:append(〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕,A) は、
第１の要素が空きリストではないので、上記の(2) が選
択される。Ａは〔ａ｜A1〕とユニファイし、さらに、そ
のボディが append (〔b,c 〕, 〔d,e 〕,A1)を呼び出
す。

【００４２】t2:append(〔b,c 〕, 〔d,e 〕,A1)は、第
１の要素が空きリストではないので、上記の(2) が選択
される。A1は〔ｂ｜A2〕とユニファイし、さらに、その
ボディが append (〔c 〕, 〔d,e 〕,A2)を呼び出す。

【００４３】t3:append(〔c 〕, 〔d,e 〕,A2)は、第１
の要素が空きリストではないので、上記の(2) が選択さ
れる。A2は〔ｃ｜A3〕とユニファイし、さらに、そのボ
ディが append (〔 〕, 〔d,e 〕,A3)を呼び出す。

【００４４】t4:append(〔 〕, 〔d,e 〕,A3)は、第１
の要素が空きリストであるので、上記の(1) が選択さ
れ、A3は〔d,e 〕とユニファイし、終了する。 上記t1, 〜t4をステップと呼ぶ。append( 〔a,b,c 〕,
〔d,e 〕,Ans) は、上記のとおり、４ステップで実行で
きる。

【００４５】ここで、appendの(2) を次の(e-2) のよう
に、誤って定義したプログラムがあったとする。 append (〔 〕,Y_s,Y _s ). ────────────────────(1) append (〔X ｜X _s 〕_, Y _s,〔X ｜Z _s 〕):- append ( 〔X ｜X _s 〕_, Y _s,〔X ｜Z _s 〕) ──────(e-2) このプログラムに〔a,b,c 〕と〔d,e 〕の２つのリスト
を入力したときの動作を、引き数が異なる append が呼
ばれたときに注目すると、以下のように実行される。

【００４６】e1:append(〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕,A) は、
第１の要素が空きリストではないので、上記の(e-2) が
選択される。Ａは〔ａ｜A1〕とユニファイし、さらに、
そのボディが append (〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕, 〔a ｜
A1〕) を呼び出す。

【００４７】e2:append(〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕, 〔a ｜
A1〕) は、第１の要素が空きリストではないので、上記
の(e-2) が選択される。さらに、そのボディが append
(〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕,a｜A1) を呼び出す。

【００４８】e3:append(〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕, 〔a ｜
A1〕) は、第１の要素が空きリストではないので、上記
の(e-2) が選択される。さらに、そのボディが append
(〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕,a｜A1) を呼び出す。

【００４９】e4, e5,・・・・,eL:append(〔a,b,c 〕,
〔d,e 〕, 〔a ｜A1〕) は、第１の要素が空きリストで
はないので、上記の(e-2) が選択される。さらに、その
ボディが append (〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕, 〔a ｜A
1〕) を呼び出す。

【００５０】このように、全く、同じ呼び出しを無限に
繰り返し、終了することはない。上記述語 append のヘ
ッドユニフィケーションを、状態の変化を示す情報、即
ち、上記履歴情報とする。

【００５１】図１(a) の乱数発生機構 1は、順に、例え
ば、"2" 以上の乱数２，２，４，３，２・・・を出力す
るとする。上記履歴情報は、述語 append のヘッドユ
ニフィケーションを数値化したものを数Ｍで割った余り
をキーとして格納する。本実施例では、簡単化のため
に、上記ヘッドを数値化したものには、適当な数を、上
記Ｍには“３”を与えることにする。

【００５２】以下、上記誤った定義の append を実行し
た場合にしたがって説明する。図１(a) の履歴情報格納
部 20,ループの候補格納部 22 の初期状態は、何も記録
されていない状態である。履歴情報格納部 20 は、図４
に示されているように、３で割った余り０，１，２の３
通りの値（キー値）を格納する領域が割り当てられてい
る。

【００５３】乱数発生機構 1からの与えられたステップ
２まで、通常に実行され、履歴情報収集ステップ２は、
上記の例では、e2である。そこで、上記e2のappend
(〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕,a｜A1) を数値化して、３で割
ると２が得られたとする。

【００５４】この時点では、ループの候補も、既に、
記録された同一の履歴情報もないので、次のステップ２
を乱数発生機構 1から得て、その値を付加して、履歴Ｉ
Ｄ１の履歴情報ａとして、上記履歴情報格納部 20 に
格納する。この状態での履歴情報格納部 20 の格納例を
示したものが図４である。このとき、プログラム実行部
3には、次の履歴情報収集までの距離として、前述の乱
数発生機構 1から生成されたステップ数２が与えられ
る。

【００５５】プログラム実行部 3は、次の実行ステップ
の履歴は収集しない。ステップ数２だけ進んだステップ
は、上記の実施例では、e4である。そこで、ステップ e
4 のappend (〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕, 〔a ｜A1〕) を数
値化し、３で割ると、上記のとおり２が得られる。ルー
プの候補は空きの儘である。キー“２”の領域を、履歴
情報検索部 21 が参照すると、同一の履歴情報ａが格
納されていることが認識できる。そこで、既に、格納さ
れている履歴情報 (図４参照）ａを、図５に示したよ
うに、ループの候補格納部 22 に、ループの候補とし
て格納してループの候補格納部 22 を更新する。｛図３
の処理ステップ 103,105参照｝。

【００５６】ここでは、ループの基準候補(R) は存在
しないが、ステップ e4 で通知された履歴情報をルー
プの基準候補(R) として、図５に示したように格納す
る。即ち，ループの基準候補(R) の履歴ＩＤは、図５
に示されているようにＩＤ２となる。

【００５７】このとき、ループの候補に格納した上記
履歴情報の次の履歴情報の履歴ＩＤ２と、現在の履歴Ｉ
Ｄ２とが一致するので、図３の処理ステップ 106で示さ
れているように、次のステップ迄の距離に記録されてい
るステップ数の最小値、即ち、ステップ１をプログラム
実行部 3に与える。

【００５８】従って、ループの候補格納部 22 におい
て、「採用したステップ」は“１”となり、「採用した
ループの候補」の履歴ＩＤは“２”となる。この状態で
の履歴情報格納部 20,ループの候補格納部 22 での履歴
情報の格納例を図５に示す。

【００５９】プログラム実行部 3には、次の履歴情報収
集までの距離として、上記履歴情報ａの次のステップ
迄の距離の最小値であるステップ数１が与えられる。
｛図３の処理ステップ 109,105,106参照｝ プログラム実行部 3から次の履歴情報として、ステッ
プ e5 の上記と同じappend (〔a,b,c 〕, 〔d,e 〕,
〔a ｜A1〕) が通知される。この履歴情報は、ループ
の候補格納部 22 にループの基準候補(R) として格納
されている履歴ＩＤの履歴情報と同一であり、且つ、採
用したステップ数は前述のように、ステップ１であるの
で、図３の処理ステップ 108,112,114から明らかなごと
く、ステップ１で、上記append (〔a,b,c 〕, 〔d,e
〕, 〔a ｜A1〕) が無限ループしていることが認識で
きる。

【００６０】次に、図６によって、プログラムの制御変
数を履歴情報とした場合の実施例について説明す
る。｛実施例２：請求項３，４に記載の実施例に対応｝ ここでは、Ｍ＊ＮアレイのＩ行Ｊ列に、文字を書き込む
プログラムを例にする。このプログラムは、以下に示す
ものであり、説明の便宜上、上記ＭとＮとを“４”とし
ている。

【００６１】 p(I,W):-I>3,W をclose する処理 ─────────(1) p(I,W):-pp(0,I,W),p(I+1,W) ─────────(2) pp(J,A,B):-J>3 ─────────────────(3) pp(J,I,W)*−Ｉ行Ｊ列目に文字を書き込む処理,pp(J+1,I,W)─(4) このプログラムの(2) を(e-2) のように誤って記述した
とする。即ち、 p(I,W):-pp(0,1,W),p(I,W) ─────────(e-2) プログラムの実行制御に関する制御変数の状態の変化
は、ｐの変数Ｉと,ppの変数Ｊの値から得ることができ
るとする。

【００６２】p(0,W)を入力したとき、上記の誤ったプロ
グラム p(I) と,pp(J)の値の実行状況を以下に示す。 e1 p(0) e19 p(0) e2 pp(0,0) (ID1) e20 pp(0,0) (ID6) e3 pp(0,1) e21 pp(0,1)e4 pp(0,2) (ID2) e22 pp(0,2) (ID7) e5 pp(0,3) e23 pp(0,3) e6 pp(0,4) e24 pp(0,4) e7 p(0) e25 p(0) e8 pp(0,0) e26 pp(0,0)e9 pp(0,1) (ID3) e27 pp(0,1) (ID8) e10 pp(0,2) e28 pp(0,2) e11 pp(0,3) e29 pp(0,3) e12 pp(0,4) e30 pp(0,4)e13 p(0) (ID4) e31 p(0) e14 pp(0,0) e32 pp(0,0) e15 pp(0,1) e33 pp(0,1)e16 pp(0,2) (ID5) e34 pp(0,2) e17 pp(0,3) e35 pp(0,3) e18 pp(0,4) e36 pp(0,4) 図１の乱数発生機構 1は、順に２，２，５，４，３，４
・・・を出力（但し、前述のように“２”以上の数の出
力）するとする。

【００６３】既に、蓄積されている履歴情報と一致する
履歴情報を得るまで間、上記乱数発生機構 1の出力し
たステップ毎に、履歴情報 (上記実行ステップにおい
て、アンダラインで示す) が、履歴情報格納機構 2に通
知され収集される。

【００６４】上記の e16の履歴情報は、それまでに蓄積
されている e4 の履歴情報と一致するので、ループの候
補｛pp(0,2) ｝になる。この時点での履歴情報格納部
20と、ループの候補格納部 22 での履歴情報の格納例
を図６に示す。

【００６５】図６のループの候補ａは、上記ループの
候補の次のステップと一致する履歴情報、即ち、履歴
ＩＤ２の次の履歴（履歴ＩＤ３）の pp(0,1)である。履
歴ＩＤ５までと同様のステップ間隔（４，２，２，５，
・・・）で履歴情報を収集すると、上記の実行例に示
されているように、履歴ＩＤ７まで、全く同じ履歴が蓄
積される。そして、上記 e16を受信した時点で、ループ
の基準候補(R) は、図６に示されているよにう、履歴
ＩＤ５となる。

【００６６】従って、履歴ＩＤ７が、上記ループの基準
候補(R) と一致するので、ここで、１ステップずつ６
個の履歴情報を収集すると、再度ループの基準候補
(R) と一致する。その時点で、「次のステップまでの
距離」の最大値を“６”に変更して、再度１ステップず
つ６個の履歴情報を収集すると、全く同じ履歴情報
が収集されることから、無限ループと認識される。

【００６７】次に、図７〜図９によって、他の実施例
｛実施例３｝として、複数個のプログラム実行部で、複
数のプロセスを実行する場合の例を説明する。｛請求項
５に記載の実施例に対応｝ この実施例では、図７〜図９に示されているように、例
えば、３人の警官が怪盗を捕まえる問題を示しており、
例えば、図２におけるプログラム実行部 30,31, 〜が複
数個、例えば、４個で実行する場合に対応し、上記３人
の警官の動作を、それぞれのプログラム実行部 30,31,3
2 が実行し、怪盗の動作をプログラム実行部 33 が実行
する。

【００６８】上記３人の警官（図７〜図９では○印で示
す）が、式１に示す評価関数に従って、相対位置関係を
変化させながら、怪盗（図７〜図９では●印で示す）を
追跡し、怪盗は警官との距離が“２”にあると、逃げ出
すという問題を考える。

【００６９】式１の協調度を大きくすると、警官が怪盗
の周りを囲んで回るだけで怪盗を捕まえることができな
いという現象が現れる。 評価関数＝距離＋協調度／包囲度＊距離 ────────（式１） 上記式１の距離は、警官と怪盗との間の距離であり、協
調度は正の整数、包囲度は他の警官とを結んで生成した
三角計の重心とのずれの大きさを示す数である。図７〜
図９において、警官（○印）に付加されている (a,b/c)
内の情報の内、ａ：次のステップでの警官と怪盗との距
離を示し、ｂ／ｃ：警官が動いたときの上記三角計の重
心とのずれを示している。

【００７０】各プログラム実行部 30,31, 〜での動作の
詳細な説明は省略するが、警官が怪盗の周りを囲んでい
るだけで、怪盗を捕獲することができない状態とは、図
７〜図９に示した状態（２）〜（６) を繰り返すときで
あり、協調度が大きいとき、例えば、上記の式１におい
ては、協調度が“４”より大きいとき、状態（１）〜
（６）に示すような状態の変化を繰り返す。

【００７１】警官との距離が“１”より大きいときに
は、怪盗は動かないが、（６）で示したように、１人の
警官が距離を“１”に詰めてくると、矢印で示されてい
るように、反対側に逃げる。これによって、警官と怪盗
との相対位置関係でみたとき、（２）と同じ状態にな
る。従って、再度同様の状態を繰り返して、怪盗を捕獲
することができない。

【００７２】前述のように、１人の警官の動きは、並列
に動作するプロセッサによって計算する。即ち、警官の
位置の決定を並列に実行する。このとき、プロセッサ間
で通信を行うことにより、他の警官の位置を知ることが
できる。包囲度の計算は、直前に通知された警官の位置
を元に、各プロセッサで計算し、前述の評価関数の値が
小さくなるように動作する。

【００７３】このとき、総ての警官が移動した時点で、
図２の実行情報収集機構 4が、総ての警官の怪盗に対す
る相対位置関係の情報を収集して、その収集した情報の
論理積情報を履歴情報として保持し、履歴情報格納機
構 2に通知することにより、前述の実施例１と実施例２
と同様にして、各警官が怪盗の周りを囲んでいて、捕獲
できなき状態、即ち、無限ループの状態を検出すること
ができる。

【００７４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
無限ループ検出装置，及び方法によれば、予め、無限ル
ープとなるステップ数を予測することなく、又、乱数
で、履歴情報収集ステップ数とすることで、実行時のオ
ーバヘッドを抑えて、無限ループを検出することができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図（その１）

【図２】本発明の原理説明図（その２）

【図３】本発明の原理説明図（その３）

【図４】本発明の一実施例を示した図（その１）

【図５】本発明の一実施例を示した図（その２）

【図６】本発明の一実施例を示した図（その３）

【図７】本発明の一実施例を示した図（その４）

【図８】本発明の一実施例を示した図（その５）

【図９】本発明の一実施例を示した図（その６）

【図１０】従来の無限ループ検出方法を説明する図

【符号の説明】

1 乱数発生機構 2 履歴情報格
納機構 20 履歴情報格納部 21 履歴情報検
索部 22 ループの候補格納部 3,30,31,32, 〜 プログラム実行機構, プログラム
実行部 4 実行情報収集機構 (3),(30)〜(311) 履歴情報格納機構での処理 100 〜114 処理ステップ 履歴情報 ループの候
補の履歴情報 ａ ループの候補の「次のステップまでの距離」
が指示している履歴情報 ループの基準候補(R),ループの基準(R) ID 履歴識別子 (履歴ＩＤ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 文宏 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プログラムの実行に伴って、状態が変化す
   るデータ処理装置において、乱数発生機構(1) と、 上記乱数発生機構(1) から出力される数を、履歴収集ス
   テップとして、実行結果を履歴情報 () として出力す
   るプログラム実行機構(3) と、 上記プログラム実行機構(3) からの実行結果情報を、履
   歴情報 () として格納する履歴情報格納部(20)と, 上
   記プログラム実行機構(3) から得られた、上記履歴情報
   () と一致する上記履歴情報格納部(20)の履歴情報
   () と、その履歴情報 () の履歴識別子が指示する
   履歴情報をプログラムループの候補 ()とし、今得ら
   れた履歴情報 () を、プログラムループの基準候補
   (R)() として格納するループの候補格納部(22)と、上
   記上記プログラム実行機構(3) から得られた、上記履歴
   情報 () に基づいて、上記履歴情報格納部(20), 又
   は、上記ループ候補格納部(22)に格納されている履歴情
   報を比較する履歴情報検索部(21)とから構成される履歴
   情報格納機構(2) とを備えて、 上記プログラム実行機構(3) からの、所定の順序で得ら
   れる履歴情報 () に基づいて、上記ループ候補格納部
   (22)に記録されている上記ループ候補 () の次のステ
   ップが指示している履歴情報を検索, 比較して、一致し
   ないループの候補 () を削除し、上記ループの候補
   () の総てが消去されたとき、上記プログラムループ
   の基準候補(R)() も消去することを繰り返し、ある時
   点で生起した上記プログラムループの基準候補(R)()
   と一致するまでのプログラムステップを抽出して無限ル
   ープを検出することを特徴とする無限ループ検出装置。
2. 【請求項２】プログラムの実行に伴って、状態が変化す
   るデータ処理装置において、乱数発生機構(1) が出力し
   た数を、履歴収集ステップとしてプログラム実行機構
   (3) に与え、 プログラム実行部(3) は、上記履歴収集ステップを実行
   したときの履歴情報 () を履歴情報格納機構(2) に通
   知し、 履歴情報格納機構(2) は、履歴情報格納部(20)に、上記
   通知された履歴情報 () に、所定の履歴識別子(20a)
   と、上記乱数発生機構(1) が出力する数値を、次のステ
   ップ迄の距離(20b) を付加して格納し、 ループの候補格納部(22)内での、ループの候補 () の
   有無を検索して、ループの候補 () がなければ、上記
   通知された履歴情報 () と同一の履歴情報が、履歴情
   報格納部(20)に蓄積されているか否かを検索し、蓄積さ
   れていなければ、上記乱数発生機構(1) に履歴収集ステ
   ップを要求して、プログラム実行部(1)に通知し、 上記通知された履歴情報 () と同一の履歴情報が、一
   つ, 又は、複数個が、上記履歴情報格納部(20)に存在し
   ていると、上記ループの候補格納部(22)に、上記蓄積さ
   れている履歴情報と、その履歴情報の上記履歴識別子が
   指示している履歴情報とを、ループの候補 () とし、
   今通知された履歴情報 () を、プログラムループの基
   準候補(R)() として、所定の領域に記録し、且つ、上
   記履歴情報の次のステップ迄の距離の最小値を、上記プ
   ログラム実行部(1) に通知し、 上記ループの候補格納部(22)での、ループの候補の有無
   を検索して、ループの候補 () が有ると、上記通知さ
   れてきた履歴情報 () が、各ループの候補 () の次
   のステップ迄の距離が指示してきるループの候補の履歴
   情報 (ａ）と一致しているかどうかを検索し、一致し
   ていれば、その履歴情報（ａ）で、上記ループの候補
   格納部(22)の内容を更新して、その履歴情報（ａ）の
   次のステップ迄の距離が指示しているステップ数の最小
   の数値を、上記プログラム実行部(1) に通知し、一致し
   ていなければ、その履歴情報（ａ）と、元の履歴情報
   （）とを、上記ループ候補格納部(22)から削除し、未
   だ、ループの候補 () が残っている場合には、その残
   っているループの候補 () の次のステップ迄の距離か
   ら、上記削除したループの候補 () の次のステップ迄
   の距離を減算して、次のステップ迄の距離を再計算した
   数値を、上記プログラム実行部(1) に通知し、ループの
   候補 () が残っていない場合には、上記ループの基準
   候補(R)()も削除して、乱数発生機構(1) に履歴収集
   ステップを要求して、プログラム実行部(1) に通知する
   ことを繰り返して、 上記プログラム実行部(1) から通知された履歴情報
   () が、上記プログラムループの基準候補(R)() と
   一致したとき、上記プログラム実行部(1) に通知するス
   テップ数を“１”とし、上記と同じ処理を繰り返して、
   再度、上記プログラム実行部(1) から通知された履歴情
   報 () が、上記プログラムループの基準候補(R)()
   と一致したとき無限ループが検出された判定することを
   特徴とする無限ループ検出方法。
3. 【請求項３】上記履歴情報（）として、プログラムの
   制御変数 () としたことを特徴とする請求項１に記載
   のループ検出装置。
4. 【請求項４】上記履歴情報（）として、プログラムの
   制御変数 () としたことを特徴とする請求項２に記載
   のループ検出方法。
5. 【請求項５】複数のプロセスが、資源の共有，又は、所
   定の通信手段によって、同期しながら並列に処理を進め
   ることを記述した複数のプログラムの実行に伴って、複
   数のプロセスの状態が変化するデータ処理装置におい
   て、 上記複数のプログラムの実行を行うプログラム実行機構
   (30,31, 〜) と並列に実行される各プロセスの状態を収
   集する実行情報収集手段(4) と、請求項１に記載の乱数
   発生機構(1) と、履歴情報格納部(2) とから構成された
   ことを特徴とする無限ループ検出装置。
6. 【請求項６】上記請求項５に記載の無限ループ検出装置
   を使用して、上記請求項２に記載と同様の手順で無限ル
   ープを検出することを特徴とする無限ループ検出方法。
7. 【請求項７】上記請求項５に記載の無限ループ検出装置
   で使用する履歴情報（）として、複数個のプログラム
   実行機構(30,31, 〜) から通知される各履歴情報 ()
   を論理積したものとすることを特徴とする請求項５に記
   載のループ検出装置。
8. 【請求項８】上記請求項６に記載の無限ループ検出方法
   で使用する履歴情報（）として、複数個のプログラム
   実行機構(30,31, 〜) から通知される各履歴情報 ()
   を論理積したものとすることを特徴とする請求項５に記
   載のループ検出方法。
9. 【請求項９】上記請求項５に記載の無限ループ検出装置
   で使用する履歴情報（）として、プログラムの制御変
   数 () とすることを特徴とする請求項５に記載のルー
   プ検出装置。
10. 【請求項１０】上記請求項６に記載の無限ループ検出方
    法で使用する履歴情報（）として、プログラムの制御
    変数 () とすることを特徴とする請求項５に記載のル
    ープ検出方法。