JPH0844547A - オブジェクト指向ソフトウェアの視覚化 - Google Patents

オブジェクト指向ソフトウェアの視覚化

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JPH0844547A
JPH0844547A JP7148800A JP14880095A JPH0844547A JP H0844547 A JPH0844547 A JP H0844547A JP 7148800 A JP7148800 A JP 7148800A JP 14880095 A JP14880095 A JP 14880095A JP H0844547 A JPH0844547 A JP H0844547A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】オブジェクト指向ソフトウェア・システム用に
カスタム化された視覚化の改善されたシステムと方法の
提供。 【構成】オブジェクト指向システムのメソッド２３０
は、グラフィカル・インタフェースで視覚化できるグラ
フィカル情報を生成できるメソッド・フック２６０，２
７０によって自動的に編成される。メソッド・フック２
６０，２７０を実行すると、作成および破壊されるオブ
ジェクト・インスタンス２０５、開始あるいは終了され
るメソッド２３０のオカレンスを示すことができる。メ
ソッド・フック２６０，２７０はグラフィカル情報と其
の視覚化を更新するためのルールを備えた視覚化スクリ
プト２８５を使用する監視機能の実行を開始する。更新
は視覚化されたオブジェクト・インスタンス２０５の現
在の状態に適合したものとなる。ルールの変更や、制約
事項の監視機能によって、視覚化を修正することもでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオブジェクト指向ソフト
ウェアの視覚化を特に強調した、ソフトウェア・システ
ムの実行を視覚化する分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ・プログラミングの分野に
おいて、コンピュータ・プログラムの実行をグラフィカ
ル・インタフェースで視覚化するのが望ましいことがし
ばしばある。インタフェースにもたらされる視覚表示
は、説明または理解のためにアルゴリズムの仕組みをユ
ーザに示すために使用される場合がある。オブジェクト
指向システムの実行の視覚化は、従来の技術においてあ
る程度まで検討されてきている。典型的には、これらの
視覚化システムは以下のような問題を対象とするもので
ある。
【０００３】・オブジェクト指向システムのプログラム
状態のどの局面を視覚化すべきかを、ユーザはどのよう
に選択するのか。 ・選択した局面の各々をどのように表示すべきか。 ・選択した局面をいつ表示すべきか。 ・表示をいつリフレッシュすべきか。
【０００４】Balsa（IEEE Computer, Vol. 21, No. 5,
May 1988, pp. 14-36）はプログラムの重要な事象を捕
択するために追加されたプロシージャ呼出しを開示して
いる。各事象は１つまたは複数の視覚化プロセスに分散
され、これらのプロセスが視覚化を構成するグラフィッ
ク表示を作成し、更新する。しかしながら、これは本質
的にマニュアルのプロセスである。特別なコードを手作
業で作成し、コンパイルし、アプリケーションとリンク
させて、視覚化を作成する。視覚化の目的がデバッグで
ある場合、バグが見つかり、修正されてから、コードを
除去しなければならない。これは他のバグにつながりか
ねないプロセスである。
【０００５】TANGO（IEEE Computer, Vol. 23, No. 9,
Sept. 1990, pp.27-39）は位置、画像、パスおよび変異
などの、事象ならびに視覚化を指定するために使用でき
る多数のオブジェクト・クラスを開示している。しかし
ながら、事前定義されたオブジェクトはプロセスをある
程度単純化するものではあるが、プロセスは依然として
マニュアルのままである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ユー
ザがオブジェクト指向ソフトウェア・システム用にカス
タム化された視覚化を簡単かつ容易に作成できるように
する改善されたシステムおよび方法を提供することであ
る。
【０００７】本発明の他の目的は、プログラム設計、デ
バッグ、および検査、ならびに教育および学習のため
に、コンピュータで実行されるオブジェクト指向ソフト
ウェアの視覚化をカスタム化するための改善されたシス
テムおよび方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はオブジェクト指
向ソフトウェアの内部の仕組みを視覚化するための効率
のよいシステムおよび方法である。
【０００９】オブジェクト指向システムは１つまたは複
数のオブジェクト・クラスを有するアプリケーション・
プログラムを有している。これらのオブジェクト・クラ
スの各々は変数を備えた１つまたは複数のオブジェクト
・インスタンスを有している。オブジェクト・クラスは
変数の値を変更することによって、インスタンスの状態
を変更できる方法も有している。
【００１０】これらの方法はグラフィカル・インタフェ
ースで視覚化できるグラフィカル情報を生成することの
できるメソッド・フックによって編成される。メソッド
・フックは自動技法によって新たに追加されたものであ
る。メソッド・フックを実行すると、作成されるオブジ
ェクト・インスタンス、破壊されるオブジェクト・イン
スタンス、開始されるメソッドまたは終了されるメソッ
ドのオカレンスを示すことができる。これらのオカレン
スの１つの事象において、メソッド・フックはグラフィ
カル情報を使用する監視機能、ならびに視覚化スクリプ
トの実行を開始し、視覚化を更新する１つまたは複数の
ルールがグラフィカル・インタフェースに示される。更
新は視覚化されているオブジェクト・インスタンスの現
行状態に適合したものとなろう。ルールを変更して、ア
プリケーション・プログラムの再コンパイルまたは再リ
ンクなしに、あるいはソース・コードに対する手作業に
よる変更なしに、視覚化を改変することができる。制約
を監視機能によって使用して、視覚化を改変することも
できる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の好ましい実施例が作動するコ
ンピュータ・システム１００を示すブロック図である。
好ましい実施例は１つまたは複数のアプリケーション・
プログラム１０２を含んでいる。アプリケーション・プ
ログラム１０２の１つのタイプはコンパイラ１０５で、
これはオプティマイザ１０６を含んでいる。コンパイラ
１０５およびオプティマイザ１０６はソース・プログラ
ム（他のアプリケーション・プログラム１０２と同様
な）を最適化された実行可能コードに変換するように構
成されている。一般的にいって、ソース・プログラムは
最適化された形態に変換され、次いで、実行可能コード
に変換される。コンパイラ１０５およびオプティマイザ
１０６はハードウェア装置１１２を含んでいるコンピュ
ータ・プラットフォーム１０４で作動する。ハードウェ
ア装置１１２は１つまたは複数の中央演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）１１６、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）
１１４および入出力インタフェース１１８を含んでい
る。マイクロ命令コード１１０、たとえば縮小命令セッ
トもプラットフォーム１０４に含まれている。グラフィ
ック表示装置１２６、データ記憶装置１３０、および印
刷装置１３４を含む各種の周辺構成要素をコンピュータ
・プラットフォーム１０４に接続することもできる。オ
ペレーティング・システム１０８がコンピュータ・シス
テム１００の各種の構成要素の作動を調整する。このよ
うなコンピュータ・システム１００の例には、ＩＢＭ
ＲＩＳＣ Ｓｙｓｔｅｍ／６０００（ＲＩＳＣ Ｓｙｓ
ｔｅｍ／６０００はＩＢＭ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの
商標である）がある。コンピュータ分野の技術者が本発
明の意図する範囲内の多くの同等なコンピュータ・シス
テム１００を熟知していうることが容易に理解されよ
う。
【００１２】本発明は詳細にいえば、オブジェクト指向
システムに関する。それ故、１つまたは複数のアプリケ
ーション・プログラム１０２はオブジェクト指向アプリ
ケーションとなろう。コンパイラ１０５およびオプティ
マイザ１０６はオブジェクト指向コンピュータ言語、た
とえば、Ｃ＋＋やＳｍａｌｌｔａｌｋを処理する能力を
有するものである。オブジェクト指向システムは当分野
で周知のものである。
【００１３】図２はオブジェクト指向システムの１つま
たは複数のオブジェクトの構造、ならびにこれらをどの
ように改変して、本発明で使用される構造を作成するか
を示すブロック図である。
【００１４】オブジェクト・クラス２００は通常、典型
的なものが２０５である複数のオブジェクト・インスタ
ンスを有している。各オブジェクト・インスタンス２０
５は１つまたは複数の変数２１０を含んでいる。インス
タンス内の変数２１０のセットはオブジェクト・インス
タンスのステート２２０と定義されている。クラス内の
インスタンス２０５は同じ変数定義（すなわち、変数の
タイプおよび数）を有しているが、各インスタンスの変
数は実行時に異なる値を有することができる。したがっ
て、所与のインスタンスのステートも、そのインスタン
ス変数の実際の値によって、実行時に定義される。
【００１５】オブジェクト・クラス２００はさらに、オ
ブジェクト・クラスに常駐している各インスタンス上で
作動できる１つまたは複数のメソッド２３０を含んでい
る。メソッド２３０は実行可能ステートメントを集めた
ものであり、これらのステートメントはメソッド２３０
が実行されるクラス２００内のインスタンス２０５のス
テートを変えることができる。したがって、実行時に、
メソッドはインスタンスのステートを定義するインスタ
ンス変数セット２１０内のインスタンス変数の１つまた
は複数の値を変更することによって、インスタンスのス
テートを変更する。
【００１６】任意のオブジェクト・クラスのメソッドを
呼び出して、多くの方法で実行することができる。これ
らは同一のオブジェクト・クラス２００内の他のメソッ
ド２３０による呼出し、他のオブジェクト・クラス２０
０内のインスタンス２０５からの呼出し、もしくはオブ
ジェクト指向システム外の呼出しサイトを含んでいる。
換言すると、任意の周知の従来技術のプロシージャを使
用して、メソッド２３０を呼び出すことができる。
【００１７】さらに説明するために、典型的なオブジェ
クト・クラスをＥｍｐｌｏｙｅｅ２００と呼ぶ。オブジ
ェクト・クラスＥｍｐｌｏｙｅｅ２００は会社内の全従
業員についての情報を表す。複数のインスタンス２０５
は個々の従業員に関する一連のレコードとなり、最初の
インスタンス２０４から最後のインスタンス２０６まで
を含んでいることができる。各インスタンスは所与の値
を有する１組のインスタンス変数２１０（メンバあるい
は属性２１０ともいう）からなっている。これらの値は
インスタンスに関連する特定の従業員を記述する。たと
えば、変数ｎａｍｅおよびｅｍｐｌｏｙｅｅ ｎｕｍｂ
ｅｒおよびｓａｌａｒｙはインスタンスの変数２１０の
セットであり、したがって、所与の従業員を記述するイ
ンスタンスのステート２２０を定義している。
【００１８】上述のオブジェクト指向構造は周知であ
る。
【００１９】本発明において、パーサ２４０はオブジェ
クト指向システムにおける１つまたは複数のオブジェク
ト・クラス２００のメソッドの定義をまず「読み取っ
て」、メソッド・フック（２６０および２７０）データ
構造体をどこへ新たに挿入するかを決定する。好ましい
実施例において、パーサ２４０はメソッド・フック（２
６０および２７０）を挿入するためのソース・コード内
の場所を見つけられるように、オブジェクト・クラス定
義（すなわち、変数およびメソッドの定義のソース・コ
ード）を読み取る。パーサ２４０はメソッド構文の指示
を使用することによって、たとえば、各メソッドの開始
および終了区切り文字を認識することによって各メソッ
ドの始まりと終わりをまず判定することによってソース
・コードを分析する。通常、これらの区切り文字はオブ
ジェクト指向言語によって異なるものであり、たとえ
ば、Ｃ＋＋では使用される区切り文字は「｛」およ
び「｝」である。異なるオブジェクト指向言語では、他
の指示（区切り文字）を使用することができる。あるい
は、パーサ２４０はメソッド２６０の始めだけにメソッ
ド・フックをおくことができる。
【００２０】たとえば、オブジェクト指向言語Ｃ＋＋に
おいて、メソッド・フックをスタックに変数の宣言を挿
入して作成することができる。この変数が作成されるの
は、Ｃ＋＋コードの囲まれた本体（すなわち、メソッド
２３０）が実行されたときであり、削除されるのは、メ
ソッドが終了したときである。変数は特別なタイプのも
のであり、変数が作成されたとき、コードの特別な部分
（Ｃ＋＋で「コンストラクタ」と呼ぶ）が実行されるよ
うになっている（これによって、フック２６０が形成さ
れる）。さらに、変数が再度削除されたとき、特別なコ
ードが実行される（Ｃ＋＋で「デストラクタ」と呼
ぶ）。したがって、変数の作成および削除は、メソッド
が実行されるたびに行われる。コンパイル後フックを挿
入する他の好ましい方法については、以下で説明する。
【００２１】フックは実行可能コードの形を取り、情報
を監視機能に渡すために使用される（図３参照）。オブ
ジェクト指向アプリケーション・プログラムの対象とな
るオブジェクト・クラスのインスタンスが作成または削
除されるたびに、また対象となるオブジェクト・クラス
のメソッドに出入りするたびに、情報が渡される。対象
となるオブジェクト・クラスはフックが挿入されている
クラスである。
【００２２】さらに、情報の受け渡しに課されるいくつ
かの条件がある。たとえば、呼出しをバッファに集め、
ある数が選択された後、まとめて処理される。
【００２３】３つのインスタンス変数および１つのメソ
ッドを備えたＣ＋＋のクラス定義の例は次のようにな
る。
【００２４】1. class Employee { 2. char *name; 3. int employee_number; 4. float salary; 5. void RaiseSalary(int); 6. }; 7. void Employee::RaiseSalary(float new_salary) 8. { 9. salary = new_salary; 10.}
【００２５】パーサ２４０によって構成した場合、７行
目ないし１０行目で定義されているメソッド２３０の定
義を次のように修正できる。
【００２６】7. void Employee::RaiseSalary(float ne
w_salary) 8. { 8a. _SPECIAL_HOOK_TYPE_hook(this, "Employee::R
aiseSalary", 8b. new_salary); 9. salary = new_salary; 10.}
【００２７】８ａ行目と８ｂ行目のコードはメソッド２
３０に対するフックを形成する。メソッドRaiseSalary
がEmployeeというタイプのインスタンスで呼び出される
たびに、その従業員のサラリーが更新され、８ａ行目と
８ｂ行目のステートメントが実行される。これはスタッ
クの変数の宣言である。上述のように、このステートメ
ントを実行することによって、監視機能（図３で説明）
に対する呼出しが行われる。これはフックをどのように
Ｃ＋＋のプログラムに挿入したら、メソッド２３０の実
行を検出できるかを示している。実行されると、これら
のメソッドはインスタンスを操作する、すなわちこれら
の変数２１０に対して修正を行うことができる。
【００２８】Ｃ＋＋を使用した他の好ましい実施例にお
いて、パーサ２４０は所与のクラスのコンストラクタお
よびデストラクタにフックをおくこともできる。コンス
トラクタおよびデストラクタは特別なＣ＋＋メソッドで
あり、これらはそのクラスのインスタンスが作成され、
再度削除されたときに実行される。これによって、コン
ストラクタおよびデストラクタのメソッド・フック２６
０および２７０は、インスタンスが作成され、削除され
る時期を示す。コンストラクタまたはデストラクタのい
ずれかがクラス定義で定義されていない場合には、パー
サ２４０は挿入されたメソッド・フックを使ってコンス
トラクタおよびデストラクタを生成することができる。
【００２９】クラス定義の文法解析する際に、パーサ２
４０は実行時タイプ・ファシリティを生成して、オブジ
ェクト・インスタンスのインスタンス変数を実行時に検
査ないし修正できるようにすることができる。
【００３０】パーサはオブジェクト指向システムの１つ
または複数のオブジェクト・クラスに作用することがで
きる。どのクラスを編成するか（フックが挿入されるも
の）を選択するかは、ユーザに任されている。編成され
るクラスだけが実行時にグラフィカル・インタフェース
１２６で視覚化される。
【００３１】フック２６０および２７０の挿入後、構成
されたコードが当分野で周知の技法を使用して、コンパ
イルされ、リンクされる（２８０）。
【００３２】システムの中には、編成をコンパイル（２
８０）後に行い、これによって編成を実行可能コードに
直接行えるものもある。これは実行可能コードをパッチ
することにより、実行可能コード内で所与のメソッドの
始まりと終わりを見つけだすことにより、かつ実行可能
コードで直接、フック２６０および２７０それぞれの実
行可能バージョンを挿入することによって行われる。こ
のプロセスにおいて、パーサ２４０は実行可能コードに
作動するパーサ（構文解析部）である。さらに、オブジ
ェクト指向言語のためのコンパイラの機能を拡張して、
本発明の目的に合わせてフック２６０および２７０を直
接生成することもできる。
【００３３】さらに他の好ましい実施例において、クラ
ス・メソッドの実行を周知の技法を使用して、インタプ
リタ・モードで行うことができる。この場合、フック２
６０および２７０をインタプリタ内部から実行できる。
これはＳｍａｌｌｔａｌｋなどのオブジェクト指向言語
の場合である。このプロセスではパーサ２４０が必要な
くなる。
【００３４】パーサ２４０はオブジェクト・クラス２０
０を新たに編成して、上述のように挿入されたフック２
６０および２７０とともにもとのクラス定義を形成する
構造体２５０を作成する。このようにして、オブジェク
ト・クラスが手作業を何ら使用せずに編成される。
【００３５】実行可能コード２９０の実行前に、新規の
視覚化スクリプト２８５がユーザによって作成され、実
行可能コード２９０によって使用される。スクリプト２
８５は監視機能（図３）に、フック２６０および２７０
によって生成される情報を解釈する方法を伝える。視覚
化スクリプトの解釈プロセスを図４で説明する。
【００３６】視覚化スクリプト２８５は新規な形態の読
取り可能ソース・コードでルール２８８を集めたもので
ある。視覚化スクリプト２８５は１つまたは複数のオブ
ジェクト・クラスを識別し、これらのオブジェクト・ク
ラスのインスタンスを表示装置１２６に表示する方法を
指定する。この指定は視覚化スクリプトのルール２８８
を使用して行われる（図４のブロック４１０ないし４５
０も参照）。たとえば、グラフィカル表示装置に示され
た視覚化が所与の部門の全従業員のサラリーを示してい
る場合、視覚化スクリプトは個々の従業員のサラリーを
棒グラフの１本の棒として表示するためのルールを含ん
でいる。これはルールの１つに「Ｅｍｐｌｏｙｅｅ Ｓ
ａｌａｒｉｅｓ」というタイトルの付いたウィンドウを
作成させることによって行われる。他のルールは棒の高
さがサラリーの関数である従業員１人に対して１本の棒
を作成することになる。他のルール（または同じルー
ル）は従業員のサラリーがマネージャのものよりも高い
場合には、棒を赤に着色する。したがって、各従業員イ
ンスタンスに対するこのようなルールのセットはその部
門の各従業員（インスタンス）のサラリーの棒グラフを
作成することとなる。視覚化スクリプトが受動的なもの
であることに留意されたい。これは監視機能によって選
択的に実行される指定にすぎない。
【００３７】図３は本発明によって使用される監視機能
３００の好ましい実施例の流れ図である。監視機能はフ
ック２６０および２７０が実行されたときに、これらに
よって生成される情報を受け取る。監視機能によって収
集される情報はグラフィック表示装置で視覚化され、視
覚化スクリプト２８５で見つけだされるルール２８８の
セットによってガイドされる。特定のフックが実行され
るたびに、監視機能３００は現在の表示およびスクリプ
トを検査する。監視機能３００はフックおよび視覚化ス
クリプトに応じて、表示を修正する。前述したように、
フック２６０または２７０はあるインスタンスで実行さ
れる特定のメソッドの開始または終了についてオブジェ
クト・インスタンスの作成または削除を通知することが
できる。フックの性質に応じて、異なる処置を監視機能
が取ることもできる。フックがインスタンスの作成また
は削除を通知した場合には、視覚化スクリプト２８５を
使用して、表示装置でインスタンスの視覚的表示を生成
または除去を行うことができる。フックがメソッドの実
行を通知した場合には、以前に作成されたオブジェクト
の表示が対応するインスタンスのステートをもはや適切
に視覚化しなくなったときに、表示を更新することが必
要となる。すなわち、１つまたは複数のメソッドの実行
中に、インスタンスのステートが更新され、オブジェク
トの表示がグラフィック表示装置に利用できる場合に
は、このステートの変化を反映するために、再描画する
ことが必要となる。
【００３８】メソッドが開始または終了したこと、ある
いはオブジェクト・インスタンスが作成または削除され
たことを示すメソッド・フック（２６０、２７０）が実
行された後、監視機能３００が実行される。監視機能は
視覚化スクリプト（図４で説明する）の一部または全部
を選択的に評価して、グラフィカル・インタフェース１
２６におけるオブジェクト指向システムの視覚化の表示
を構築ないし修正する方法を決定する。監視機能３００
は視覚化スクリプトのルール２８８によって決定される
いくつかのタスクを行う。これらのタスクには、１．監
視機能を実行させる条件によって行われた変更を視覚化
するかどうかを決定する、２．視覚化をどのように修正
するかを決定する、３．視覚化スクリプトを使用して視
覚化を修正する、４．いくつかの制約が満たされた場合
に、修正を拡張することが含まれている。
【００３９】ステップ３１０において、メソッド・フッ
ク２６０または２７０の一方の実行可能バージョンが実
行時に実行されたときに、監視機能３００が実行され
る。
【００４０】ステップ３２０において、監視機能はメソ
ッドの開始または終了、あるいはオブジェクト・インス
タンスの作成または削除によって生じた変更が、視覚化
すべきオブジェクト・インスタンスの変更を引き起こす
かどうかを判定する。これはオブジェクト・インスタン
スがグラフィック表示装置に現在表示されており、その
現在のステートがもはや視覚化で反映されていない場合
である。好ましい実施例において、監視機能は視覚化ス
クリプト２８５を使用している。視覚化スクリプトはグ
ラフィック表示装置でのオブジェクト・インスタンスの
表示のためのルール２８８を定義する。監視機能３００
を視覚化スクリプトで参照されるオブジェクト・クラス
のメソッド・フックが呼び出した場合、そのオブジェク
ト・クラスは表示されるか、あるいは実行時にグラフィ
カル・インタフェース１２６で修正することが必要とな
る。オブジェクト・クラスをグラフィック表示装置に表
示すべきかどうかは、該当する視覚化スクリプトに視覚
化ルール２８８を与えることによって決定される。所与
の視覚化スクリプトを異なるルールと交換することによ
って、ソース・コードの再コンパイルまたは再リンクを
必要とせずに、オブジェクト指向プログラムの異なる視
覚化を作成することができる。
【００４１】メソッド・フックがグラフィック表示の変
化をもたらさない場合、監視機能はステップ３９５へジ
ャンプして、戻る。
【００４２】活動化されたフックが新しいオブジェクト
・インスタンスの作成を通知した場合、次のステップ３
３０では、視覚化スクリプトにこのオブジェクト・イン
スタンスを視覚化するためのルールがあるかどうかを判
断するためのチェックが行われる。これが行われない場
合には、監視機能３００は次のステップ３５０へジャン
プする。この新たに作成されたインスタンスを視覚化す
るルールがスクリプトにある場合には、スクリプトを使
用して、必要な視覚化３４０を実際に生成する。たとえ
ば、所与のルール２８８を使用して、クラスEmployeeの
オブジェクト・インスタンスが矩形として表示され、そ
のボックスの高さは従業員のsalaryの関数となる。さら
に、他のルール２８８を使用して、テキスト・ラベルが
矩形に近接して生成され、この従業員のnameを表示す
る。クラスEmployeeのオブジェクトが作成されるたび
に、フックがこのタイプに対するコンストラクタで実行
され、監視機能３００に通知が行われ、また視覚化スク
リプト２８５が所与の従業員を視覚化するための２つの
ルールを見つけだすために使用される。従業員の視覚化
後に、たとえば、その従業員のサラリーが更新された場
合には、表示を後で更新する必要があることがある。こ
れはステップ３２０で行われることとなる。この例にお
いて、従業員のサラリーを表すボックスを更新すること
が必要となる。従業員のnameが同じままであれば、ラベ
ルを再描画する必要はない。
【００４３】活動化されたメソッドが既存のオブジェク
ト・インスタンスの削除を通知し、このインスタンスの
視覚化が以前に生成されている場合には、ステップ３３
０はこのオブジェクト・インスタンスの視覚化を削除す
る。これが行われない場合には、監視機能は次のステッ
プ３５０へジャンプする。Employeeの例において、矩形
とラベルの両方をグラフィック表示装置から除去する必
要がある。
【００４４】ステップ３５０はメソッド・トリガが活動
化されているかどうかをチェックする。視覚化スクリプ
ト２８５は所与のメソッドの実行に対するユーザの関心
を指定できる特別なルール２８８を含んでいることがで
きる（図４の４５０も参照）。メソッド・トリガのルー
ルはクラス名、メソッド名、およびこのメソッドの開始
（フック２６０に対応）、またはこのメソッドの終了
（フック２７０）に関心を持っているかどうかを識別す
る。スクリプトがフックの活動化にマッチするルールを
含んでいる場合（３１０）、トリガに対する活動化コー
ドが３６０で実行される（視覚化スクリプト２８５の該
当するルール２８８を使用して）。スクリプトが現在活
動化されているフックにマッチする１つまたは複数のル
ールを含んでいない場合、監視機能３００はステップ３
７０へジャンプする。メソッド・トリガを使用して、た
とえば、所与のメソッドが実行された回数を計数し、あ
る閾値に達しているときに、表示装置を更新することが
できる。さらに、メソッド・トリガを使用して、たとえ
ば、所与のメソッドが、たとえば、視覚項目を赤に着色
することによって開始されたときに表示を変更し、メソ
ッドが、たとえば、視覚項目を緑に戻すことによって再
度終了したときに、表示をリセットすることができる。
【００４５】ステップ３０において、スクリプトによっ
ておそらく定義された一連の制約を解決する（図４の４
４０参照）。制約ルールを解決すると、視覚化変数が更
新され、これによって表示に影響を及ぼす。制約が定義
されていない場合には、ステップ３７０は何の影響も及
ぼさない。
【００４６】ステップ３８０において、表示が実際に更
新される。監視機能の実行時に以前に作成され、まだ活
動状態の各視覚表現がチェックされる。所与のオブジェ
クト・インスタンスに対する１つまたは複数の視覚化ル
ール２８８のセットが再検討され、表示のための各パラ
メータがスクリプト２８５を使用して再計算される。視
覚表現の各パラメータの値は１つまたは複数の視覚化変
数（おそらく、メソッド・トリガまたは制約によって更
新された）の関数である。あるいは、パラメータの値は
この視覚表現がリンクされているインスタンスの１つま
たは複数のインスタンス変数の関数となる。視覚表現が
以前の計算と異なっていることを３８０が検出すると、
３９０で再描画される。
【００４７】好ましい実施例において、プロセス３８０
に対する各種の最適化が考えられている。視覚化スクリ
プトを内部データ構造に変換し、指定と実際の値の迅速
な比較を容易とすることができる。さらに、表示を異な
る速度で更新することができる（多数の変更を１つにま
とめるために）。加えて、２重バッファリング、モーフ
ィング、およびスムージングなどのコンピュータ・グラ
フィックスおよびアニメーションで周知の技法を使用し
て、ある表現の他のものへの移行を変えることができ
る。
【００４８】図４は視覚化スクリプト言語で利用できる
構文要素にしたがって取ることのできる処置を示す。ま
ず、４１０において、グラフィカル・インタフェース１
２６に示される視覚化を定義するための１つまたは複数
のグローバル・エンティティを生成することができる。
スクリプトが活動状態となったとき、およびスクリプト
が非活動状態となって、削除されたときに、エンティテ
ィに対するルールが実行される。通常、編成されたプロ
グラムが活動化されたとき、およびプログラムが停止し
て、非活動状態となったときに、スクリプトは活動状態
となる。４１０で生成されたグローバル・エンティティ
には名称が与えられる。これらのエンティティは一般的
なプログラミング言語で周知の基本タイプ（整数、文字
およびストリングを含むが、これらに限定されるもので
はない）、または一連の視覚要素（ウィンドウ、矩形、
円およびテキストを含むが、これらに限定されるもので
はない）のタイプのいずれかのタイプを有している。基
本タイプの要素は要素のタイプのドメインからの初期値
によって初期設定される。視覚タイプの要素は１つまた
は複数のパラメータのセットによって定義される。各パ
ラメータの値は周知の機能演算子（＋、−および＊を含
むが、これらに限定されるものではない）を使用した、
１つまたは複数の定数値または１つまたは複数のグロー
バル・エンティティ、あるいはこれら両方を参照する式
によって与えられる。ルールの指定は宣言型であり、図
３の監視機能が視覚エンティティの実際の表示をグロー
バル・エンティティのいずれかに対する現在の値にした
がったものにしなければならないことを示す。所与の視
覚エンティティを決定するグローバル・エンティティの
１つが値を変更した場合、視覚エンティティの表示は自
動的に行われる。ユーザは表示の変化を管理する方法で
はなく、エンティティの外観を指定するだけですむ。好
ましい実施例において、グローバル・エンティティは通
常、表示として使用されるか（タイプがwindowの場
合）、あるいはウィンドウ内の装飾として使用される
（視覚化がどんなものであるかを説明する場合）。
【００４９】所与のオブジェクト・インスタンスが作成
されたときに、構文要素４２０を活動化することができ
る。この場合、インスタンスのステートを、視覚環境に
関連した場合にだけ活動状態となるローカル変数といわ
れる１つまたは複数の特別なインスタンス変数によって
拡張することができる。ローカル変数は名前で呼ばれ、
４１０のグローバル視覚エンティティに類似したタイプ
を有している。ローカル・インスタンスのタイプが視覚
エンティティの１つである場合、そのパラメータの値は
１つまたは複数の定数値、または１つまたは複数のグロ
ーバル・エンティティ、または１つまたは複数のローカ
ル変数、またはインスタンスのステートからの１つまた
は複数のインスタンス変数（２１０）、あるいはこれら
すべての組合せによって決定される（図２の２２０参
照）。
【００５０】所与のオブジェクト・インスタンスが作成
されたとき、構文要素４３０を活動化することができ
る。この場合、オブジェクト・インスタンスは１つまた
は複数のエンティティまたはビューによって表すことが
できる。視覚タイプの要素は１つまたは複数のパラメー
タのセットによって定義される。これらのパラメータの
値は１つまたは複数の定数値、または１つまたは複数の
グローバル・エンティティ、または１つまたは複数のロ
ーカル変数、またはインスタンスのステートからの１つ
または複数のインスタンス変数（２１０）、あるいはこ
れらすべての組合せによって決定される（図２の２２０
参照）。１つまたは複数のパラメータを決定する１つま
たは複数の要素が値を変更した場合、表現が再計算さ
れ、再描画される（図３参照）。
【００５１】構文要素４４０は一連の制約事項を形成す
る。制約ベースのプログラミングは所与のセットの変数
のドメインを制限するための周知の宣言型技法である。
この場合、制約事項をグローバル変数またはローカル変
数に対して定義することができる。制約事項は２組の変
数に対する関係を定義する。関係は宣言型である（ユー
ザによって一回定義されるものであり、解決は監視機能
３００の一部である制約システム３７０に任される）。
制約事項は２つのオペランドと１つの演算子の形態とな
る。オペランドはグローバル変数、またはローカル変
数、または定数値、またはインスタンス変数、または周
知の数値オペランド、あるいはこれらすべてに対する式
である。演算子は比較演算子（＜、＞＝、および＝＝な
どの）である。所与の制約が無効化された場合、制約事
項の全セットが制約事項の有効なセットを形成するま
で、制約レゾルバ（constraint resolver）３７０が１
つまたは複数のグローバル変数またはローカル変数を変
更する。所与の視覚化スクリプト２８５における制約ル
ール２８８の使い方の例については、図５を参照された
い。
【００５２】構文要素４４０は１つまたは複数のメソッ
ド・トリガの指定を可能とする。メソッド・トリガはク
ラス名およびメソッド名を指し、実行時（３１０）に実
行されるフック２６０および２７０がこのトリガにマッ
チしたときに、何を行うかを定義する。フック２６０お
よび２７０はクラス名およびメソッド名を指す。フック
のクラス名がトリガのクラス名とマッチしており、フッ
クのメソッド名がトリガのメソッド名とマッチしている
とき、トリガはフックとマッチし、対応する処置が実行
される。実行される処置はグローバル変数またはローカ
ル変数に新しい値を割り当てることからなっている。い
くつかの好ましい実施例においては、処置がオーディオ
装置での所与の音色の生成、あるいはスリープ・ステー
トメントの活動化であって、視覚化の遅延、あるいは現
在実行中の視覚化に影響を及ぼす何からの態様をもたら
すものであることもある。
【００５３】視覚化スクリプトをユーザが直接、周知の
テキスト・エディタあるいはワード・プロセッサを使用
して、テキストの形で生成することができる。あるい
は、実際の視覚化スクリプトをコンピュータ・プログラ
ムによって生成することができる。たとえば、ビジュア
ル・スクリプト・ビルダと呼ばれることのある対話型ツ
ールは、図面やその他の技法の形でユーザが与える仕様
からスクリプトを生成することができる。図面は視覚化
を定義するための規則を指定する。さらに他の好ましい
実施例においては、たとえばプログラムについての設計
情報から推論される知識によって、スクリプトを（半）
自動的に生成することができる。後者の場合、スクリプ
トは指定言語として直接作用するものではなく、異なる
プログラム開発ツールの間の通信媒体として作用する。
【００５４】Ｃ＋＋におけるリンク・リストのオブジェ
クト・クラスの例を以下に示す。このクラスの例は図５
を説明するために使用される。
【００５５】class List { public: int value; List *next; void SetValue(int value); List(List *, int); };
【００５６】クラスListは２つのインスタンス変数、整
数のvalueおよびリストの次の要素nextに対するポイン
タを有している。クラスListはSetValue()（インスタン
ス変数valueを更新する）と、所与のvalueおよびリスト
内の次の要素に対するポインタによってクラスListのイ
ンスタンスを作成するList()という２つのメソッドを有
している。
【００５７】サンプル・プログラムにおいて、クラスLi
stの６つのインスタンスが作成され、任意の初期値によ
って初期化され、周知のリンク・リスト・データ構造に
リンクされる。作成後、プログラムはリンク・リストを
分類し、リンク・リスト内のノードの値が整数値の配列
された集合を形成するようにする。
【００５８】リンク・リストが実行時に実行されたとき
に、そのリンク・リストを視覚化するために使用される
スクリプトのサンプルを以下に示す。
【００５９】1. GLOBAL Sort Window 400 400 600
200 2. LOCAL List x Integer 570 3. TYPE List Box Sort x 50 9 value "black" 1
"gray80" 4. ENSURE List x < next.x-15
【００６０】本例において、図４の４１０で認められる
ように、１行目はSortというグローバル・ウィンドウを
作成して、視覚化を表示し、ウィンドウ・システム技術
で周知のアドレス指定技法を使用して、ウィンドウを位
置（４００，４００）に配置し、６００×２００画素の
寸法を与える。
【００６１】図４で説明した構文要素４２０を使用し
て、２行目は視覚化で使用されるローカル変数によっ
て、クラスListの各インスタンスのステートを拡張す
る。本例において、２行目は初期値が「５７０」のｘと
いう整数値を指定する。この変数はクラスListのすべて
のインスタンスに追加される。
【００６２】図４で説明した構文要素４３０を使用し
て、本例の３行目はＳｏｒｔウィンドウに表示すべきボ
ックスを定義する。ボックスの水平位置は２行目で定義
したｘ変数の値である。垂直位置は定数「５０」であ
る。ボックスの幅は定数「９」であり、高さはvalueイ
ンスタンス変数の値である。３行目の他の部分は境界線
の色や幅、およびボックスの塗りつぶし色などの他の属
性を指定する。４行目はビューで定義した制約事項を適
用する。本質的に、４行目は次のインスタンスのｘ変数
の関数として、ｘ変数の値を制限する。これによって、
このインスタンスに対するボックスが、リンク・リスト
内の次のインスタンスに対するボックスからの一定位置
に描かれる。
【００６３】図５はリンク・リストの３つのビューを示
す。一番上のビュー５１０はデータ構造の初期化中のリ
ストの視覚化を示す。中間のビュー５２０は分類アルゴ
リズムが進行している際の、リストについて考えられる
視覚化を示す。一番下のビュー５３０はアルゴリズムが
分類を終わった後でのリストの視覚化を示す。
【００６４】本開示により、当分野の技術者には本発明
者が意図している範囲内の他の同等な実施例を開発でき
るであろう。
【００６５】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００６６】（１）コンピュータ・システムのグラフィ
カル・インタフェース上でのオブジェクト指向プログラ
ムの実行を視覚化するためのコンピュータ・システムに
おいて、コンピュータ・システム上で実行できる１つま
たは複数のオブジェクト指向アプリケーション・プログ
ラムであって、該アプリケーション・プログラムが１つ
または複数のオブジェクト・クラスを有しており、各オ
ブジェクト・クラスが１つまたは複数のオブジェクト・
インスタンスを有しており、各オブジェクト・インスタ
ンスが１つまたは複数の変数を有しており、変数の各々
が値を有しており、各オブジェクト・インスタンスの１
つまたは複数の変数の値がこれらのオブジェクト・イン
スタンスのステートを定義する変数セットであり、各オ
ブジェクト・クラスが変数セットの値を変更することに
よってインスタンスのステートを変更することのできる
ステートメントの集合である１つまたは複数のメソッド
をさらに有しているアプリケーション・プログラムと、
オブジェクト・インスタンスの１つまたは複数のメソッ
ドに挿入された１つまたは複数のメソッド・フック・デ
ータ構造であって、メソッド・フックがグラフィカル・
インタフェースに視覚化すべきグラフィカル情報を生成
できるメソッド・フック・データ構造と、１つまたは複
数のルールを含んでおり、ルールを使用してグラフィカ
ル・インタフェースでの視覚化を定義する視覚化スクリ
プトと、あるオカレンスを示すメソッド・フックが実行
されたときに実行される、グラフィカル情報および視覚
化スクリプトおよびグラフィカル・インタフェース上で
の視覚化を更新するためのルールを使用する監視機能と
からなるコンピュータ・システム。 （２）メソッド・フックがメソッドの前に挿入されるこ
とを特徴とする、上記（１）に記載のシステム。 （３）メソッド・フックがメソッドの前後に挿入される
ことを特徴とする、上記（１）に記載のシステム。 （４）オカレンスが作成されるオブジェクト・インスタ
ンスのいずれか１つであり、オブジェクト・インスタン
スが破壊され、メソッドが開始され、メソッドが終了さ
れることを特徴とする、上記（１）に記載のシステム。 （５）メソッド・フックがパーサによって挿入されるこ
とを特徴とする、上記（１）に記載のシステム。 （６）メソッド・フックがコンパイル後に挿入されるこ
とを特徴とする、上記（１）に記載のシステム。 （７）メソッド・フックがインタプリタによって挿入さ
れることを特徴とする、上記（１）に記載のシステム。 （８）視覚化が更新されて、１つまたは複数のオブジェ
クト・インスタンスのステートの変化を示すことを特徴
とする、上記（１）に記載のシステム。 （９）視覚化が１つまたは複数の制約を満足する態様で
更新されることを特徴とする、上記（１）に記載のシス
テム。 （１０）アプリケーション・プログラムの実施および実
行と無関係に、ルールを変更できることを特徴とする、
上記（１）に記載のシステム。 （１１）オブジェクト指向システムのアプリケーション
・プログラムの実行を視覚化する方法において、グラフ
ィカル・インタフェースで視覚化すべきグラフィカル情
報を生成できるメソッド・フックによって、オブジェク
ト指向システムのアプリケーション・プログラムにおけ
る１つまたは複数のオブジェクト・クラスに１つまたは
複数のメソッドを編成するステップと、グラフィカル情
報および１つまたは複数のルールを有する視覚化スクリ
プトを使用して、グラフィカル・インタフェース上の視
覚化を更新する監視機能を、メソッドが実行されたとき
に実行するステップと、グラフィカル情報によってグラ
フィカル・インタフェースを更新して、視覚化がオブジ
ェクト・クラスの１つまたは複数のオブジェクト・イン
スタンスの現在のステートに適合するようにするステッ
プとからなる方法。
【００６７】
【発明の効果】本発明により、更新は視覚化されたオブ
ジェクト・インスタンスの現在の状態に適合したものと
なる。ルールを変更して、アプリケーション・プログラ
ムを再コンパイルあるいは再リンクすることなく、視覚
化を修正することができる。制約事項を監視機能によっ
て使用して、視覚化を修正することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実行するコンピュータ・システムのブ
ロック図である。
【図２】１つまたは複数のオブジェクト・クラスをどの
ように改変して、本発明の新規な構造を作成するかを示
す図である。
【図３】本方法のステップの流れ図である。
【図４】オブジェクト・インスタンスを表示されたビュ
ーと関連づけるステップの流れ図である。
【図５】視覚化スクリプトによって生成される表示の図
である。
【符号の説明】
１００ コンピュータ・システム １０２ アプリケーション・プログラム １０４ コンピュータ・プラットフォーム １０５ コンパイラ １０６ オプティマイザ １０８ オペレーティング・システム １１０ マイクロ命令セット １１２ ハードウェア装置 １１４ ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ） １１６ 中央演算処理装置（ＣＰＵ） １１８ 入出力インタフェース １２６ グラフィック表示装置 １３０ データ記憶装置 １３４ 印刷装置 ２００ オブジェクト・クラス ２０５ オブジェクト・インスタンス ２１０ 変数 ２２０ ステート ２３０ メソッド ２４０ パーサ ２５０ 構造体 ２６０ メソッド・フック ２７０ メソッド・フック ２８０ 実行可能コード ２８５ 視覚化スクリプト ２８８ ルール ２９０ 実行可能コード ３００ 監視機能 ４２０ 構文要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アショク・マルホトラ アメリカ合衆国10520 ニューヨーク州ク ロトン・オン・ハドソン ヘシアン・ヒル ズ・ロード 212

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】コンピュータ・システムのグラフィカル・
    インタフェース上でのオブジェクト指向プログラムの実
    行を視覚化するためのコンピュータ・システムにおい
    て、 コンピュータ・システム上で実行できる１つまたは複数
    のオブジェクト指向アプリケーション・プログラムであ
    って、該アプリケーション・プログラムが１つまたは複
    数のオブジェクト・クラスを有しており、各オブジェク
    ト・クラスが１つまたは複数のオブジェクト・インスタ
    ンスを有しており、各オブジェクト・インスタンスが１
    つまたは複数の変数を有しており、変数の各々が値を有
    しており、各オブジェクト・インスタンスの１つまたは
    複数の変数の値がこれらのオブジェクト・インスタンス
    のステートを定義する変数セットであり、各オブジェク
    ト・クラスが変数セットの値を変更することによってイ
    ンスタンスのステートを変更することのできるステート
    メントの集合である１つまたは複数のメソッドをさらに
    有しているアプリケーション・プログラムと、 オブジェクト・インスタンスの１つまたは複数のメソッ
    ドに挿入された１つまたは複数のメソッド・フック・デ
    ータ構造であって、メソッド・フックがグラフィカル・
    インタフェースに視覚化すべきグラフィカル情報を生成
    できるメソッド・フック・データ構造と、 １つまたは複数のルールを含んでおり、ルールを使用し
    てグラフィカル・インタフェースでの視覚化を定義する
    視覚化スクリプトと、 あるオカレンスを示すメソッド・フックが実行されたと
    きに実行される、グラフィカル情報および視覚化スクリ
    プトおよびグラフィカル・インタフェース上での視覚化
    を更新するためのルールを使用する監視機能とからなる
    コンピュータ・システム。
  2. 【請求項２】メソッド・フックがメソッドの前に挿入さ
    れることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】メソッド・フックがメソッドの前後に挿入
    されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】オカレンスが作成されるオブジェクト・イ
    ンスタンスのいずれか１つであり、オブジェクト・イン
    スタンスが破壊され、メソッドが開始され、メソッドが
    終了されることを特徴とする、請求項１に記載のシステ
    ム。
  5. 【請求項５】メソッド・フックがパーサによって挿入さ
    れることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  6. 【請求項６】メソッド・フックがコンパイル後に挿入さ
    れることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  7. 【請求項７】メソッド・フックがインタプリタによって
    挿入されることを特徴とする、請求項１に記載のシステ
    ム。
  8. 【請求項８】視覚化が更新されて、１つまたは複数のオ
    ブジェクト・インスタンスのステートの変化を示すこと
    を特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  9. 【請求項９】視覚化が１つまたは複数の制約を満足する
    態様で更新されることを特徴とする、請求項１に記載の
    システム。
  10. 【請求項１０】アプリケーション・プログラムの実施お
    よび実行と無関係に、ルールを変更できることを特徴と
    する、請求項１に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】オブジェクト指向システムのアプリケー
    ション・プログラムの実行を視覚化する方法において、 グラフィカル・インタフェースで視覚化すべきグラフィ
    カル情報を生成できるメソッド・フックによって、オブ
    ジェクト指向システムのアプリケーション・プログラム
    における１つまたは複数のオブジェクト・クラスに１つ
    または複数のメソッドを編成するステップと、 グラフィカル情報および１つまたは複数のルールを有す
    る視覚化スクリプトを使用して、グラフィカル・インタ
    フェース上の視覚化を更新する監視機能を、メソッドが
    実行されたときに実行するステップと、 グラフィカル情報によってグラフィカル・インタフェー
    スを更新して、視覚化がオブジェクト・クラスの１つま
    たは複数のオブジェクト・インスタンスの現在のステー
    トに適合するようにするステップとからなる方法。
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