基于深度学习的代码生成方法研究进展

关注根据自然语言描述生成相关代码片段的代码生成(code generation)任务.在软件开发过程中,开发人员常常会面临两种情形.一种是通用功能的实现,需要开发人员编写大量重复且技术含量较低的代码;另一种是依赖于特定任务要求,需要开发人员查询文档或使用其他工具才能完成的代码编写工作.代码生成作为最直接辅助开发人员完成编码的工作受到学术界和工业界的广泛关注.让机器理解用户需求,自行完成程序编写也一直是软件工程领域重点关注的问题之一.近年来,随着深度学习在软件工程领域任务中的不断发展,尤其是预训练模型的引入使得代码生成任务取得了十分优异的性能.系统梳理当前基于深度学习的代码生成相关工作,并将目前基于深度学习的代码生成方法分为3类:基于代码特征的方法、结合检索的方法以及结合后处理的方法.第1类是指使用深度学习算法利用代码特征进行代码生成的方法,第2类和第3类方法依托于第1类方法进行改进.依次对每一类方法的已有研究成果进行系统的梳理、分析与总结.除此之外,汇总并分析已有的代码生成工作中常用的语料库与评估方法,以便于后续研究进行实验设计.最后,对代码生成方法研究进展进行总结,并针对未来值得关注的研究方向进行展望.

面向国产机载操作系统的IMA软件代码生成方法

随着航空电子系统复杂化的发展趋势及自主可控的要求,对这类复杂系统建模后如何自动生成面向国产机载操作系统的软件代码并验证模型/代码语义一致性具有重要研究意义。文章提出面向国产机载操作系统的航空电子软件代码自动生成方法。首先,使用AADL对综合化航空电子系统进行建模,设计AADL模型到源代码的转换规则,自动生成面向国产机载操作系统的平台相关代码及配置文件;其次,通过AGREE Annex和BLESS Annex契约对AADL模型进行形式化验证,并提出契约到C语言验证代码的转换规则,将验证代码与模型生成的源代码进行结合,部署在国产机载操作系统上进行仿真执行;最后,基于AADL开源建模环境OSATE设计并实现了代码自动生成工具,实验结果验证了方法和工具的有效性。

基于提示学习的轻量化代码生成方法

代码自动生成是提高软件开发效率的有效途径之一,已有的研究一般将代码生成作为一项序列到序列的任务,并且大规模预训练语言模型的微调过程往往伴随着高昂的算力开销。文中提出了一种基于提示学习的轻量化代码生成方法(Prompt Learning based Parameter-Efficient Code Generation,PPECG),该方法通过查询代码语料库中与当前需求最相似的结果作为提示,指导预训练语言模型进行代码生成,并且在该过程中固定模型的绝大多数参数以实现减少算力开销的目的。为了验证PPECG的有效性,文中选取了两个代码生成数据集,分别是CONCODE和Solidity4CG,通过计算生成结果的BLEU,CodeBLEU以及Exact Match值来验证PPECG的有效性,实验结果表明,PPECG有效地减少了微调时的显存开销,且在上述指标上基本接近甚至优于目前的SOTA方法,能够较好地完成代码生成的任务。

国产神威环境下Athread代码生成工具的设计与开发

针对国产神威环境下众核代码编写工作量大的问题,设计实现一个可以将核心段的串行代码自动转换为Athread代码的工具。采用Rust语言进行词法和语法分析,面向不同数组维度的Fortran和C语言程序,基于主程序调用master程序再由master程序调用slave程序的三层模板程序架构,集成常用众核优化方法的代码框架。经过实验分析,采用该自动转换工具生成的Athread代码相较于人工编写的OpenACC*加速的程序有更高的加速比,特别是对多个核心段进行众核化加速时的加速比相差15%,验证该转换工具具有很好的实用性。

浅析大模型代码生成技术在数字化银行的应用

大模型代码生成是近年来人工智能和软件开发领域的一项创新技术,其利用大型预训练语言模型(如GPT系列),通过深度学习来自动生成源代码或脚本,以完成特定的任务或实现特定的功能。大模型代码生成的核心在于将自然语言处理(NLP)技术应用于代码的创建,从而大幅提高软件开发效率、降低错误率,并加速其新功能的开发。

结合双维注意力与特征融合的GUI代码生成方法

针对传统GUI代码生成方法在准确率和性能上的不足,提出了一种新颖的结合双维注意力与特征融合的GUI代码生成方法。该方法首先利用视觉特征网络提取图像特征、DSL编码网络编码上下文向量;然后利用双维注意力模块对图像特征与上下文向量进行高效筛选,得到空间、通道两个维度上的带权图像特征;最后利用特征融合单元将带权图像特征与上下文向量进行对齐,使得图像特征同时包含预测代码所需的视觉信息与语义信息,协助模型更加快速、准确地解码生成目标代码。实验结果表明笔者方法代码生成准确率和BLEU分数表现优于多个对比模型和方法。

基于Simulink的MC9S12XEP100底层自动代码生成设计

针对传统汽车电子控制单元设计开发过程中存在的手工编程效率低、可靠性差和开发周期长等问题,本文提出一种基于Simulink自动代码生成技术的设计方法。在Matlab/Simulink环境下,对NXP公司16位单片机MC9S12XEP100编写包含系统目标文件在内的控制文件,实现嵌入式C代码生成。同时,编写C MEX S函数及模块目标语言编译器(target language compiler,TLC)文件,并进行封装,实现该款芯片各底层驱动模块代码内嵌,添加至Simulink模块库,在Simulink中对底层模块进行模型搭建,并生成嵌入式代码进行硬件在环测试。测试结果表明,本文所设计的底层自动代码生成技术,实现了底层代码的自动配置,同时与应用层代码结合,实现CAN车速报文接收和定时发送,所解析的车速信号与Simulink模拟车速信号对比一致,验证了本文所设计的底层驱动模块的高效性和可行性。该研究能够有效解决项目研发过程中底层代码配置复杂的问题。

针对gem5指令集实现及其功能测试的自动代码生成

在嵌入式领域,计算机系统模拟器是研究与原型开发的重要工具.对于采用解释执行的模拟器,其CPU模型的译码过程会影响性能,如何提升译码过程的性能是提高仿真效率的关键问题之一.此外,对于无标准测试集的指令集来说(例如自定义指令),手动编写指令功能测试的开发效率较低,并且其与实现译码过程所需的指令信息基本相同.为解决上述问题,提出一个代码生成方案,输入一份指令集描述,输出针对gem5优化后的指令集实现代码和功能测试代码.首先,扩展gem5的指令集描述语言,将其分为编码描述、功能描述和测试描述.其次,针对gem5优化译码决策树构建算法,并为gem5生成译码模块代码、指令集实现代码和指令功能测试用例.最后,以Cortex-M3指令集为例与原方案相比,总生成时间减少约64%,编译后的可执行文件代码大小减少约407 KB,性能提升约13%,并且能够提高开发效率.

基于ANTLR4的DDS代码生成工具的设计与实现

当下DDS代码生成工具生成的工程文件冗余、开源代码不能满足项目需要,为此设计并实现基于ANTLR4的DDS代码生成工具,根据IDL文件中定义的数据类型,生成支持CMake构建的工程文件,能够在Windows/Linux等不同平台下的编译。聚焦于识别和处理IDL编程语言的词法、语法及语义分析,基于ANTLR4语言识别工具和实例化模板,构建用户自定义数据结构的DDS应用代码文件。测试结果表明,所提工具支持UI和命令行两种运行方式,具有较好的生成速度,支持IDL标准中定义的多种数据类型和关键字,生成的工程文件支持跨平台编译。

基于Stateflow的步进电机模型的代码生成技术研究

基于DSP的传统电机驱动代码的开发周期长、效率低、实现比较复杂。针对这一问题,文章提出利用Mathworks公司研发的Embedded Coder工具箱辅助DSP实现步进电机的代码生成。文章介绍了步进电机结构和串口通信机制,以及Embedded Coder和Stateflow实现步进电机代码和自定义UART通信协议代码的生成方法。本研究通过使用Stateflow设计步进电机代码模型,并利用Embedded Coder工具生成步进电机的执行代码,实现Simulink环境下DSP程序调试与步进电机系统开发。

基于RTWEC的控制算法自动代码生成技术

研究基于实时工作间嵌入式代码生成器(Real-time workshop embedded coder,RTWEC)的航空发动机复杂控制算法自动生成可执行代码技术,介绍原理及其应用方法.针对某型航空发动机控制器多变量控制算法的手动编程和自动生成代码进行电子控制器半实物仿真并比较分析.结果说明该方法简单、易行,有效降低了程序编制、查错和调试的工作量,缩短了研制周期,可以广泛用于控制器复杂算法从设计仿真到具体实现的开发过程.

基于自动代码生成的共轨压力控制策略

为了缩短共轨压力控制算法的开发周期及降低开发成本,通过Matlab/Simulink及RTW Embedded Coder工具箱完成前馈控制加比例积分微分(PID)反馈控制的高压共轨压力控制策略的建模及自动代码生成.针对共轨压力在发动机一个工作循环内的波动规律,共轨压力控制系统定相位采样共轨压力传感器,提高共轨压力控制的稳定性.试验结果表明,稳态时共轨压力波动幅度小于1.5MPa,阶跃响应时共轨压力超调量在2MPa以内,稳定时间小于0.5s,在不同燃油喷射量下,轨压波动总能稳定在±1.5MPa以内.该控制策略易于实现,并兼顾控制精度及响应速度,完全满足高压共轨压力控制要求.

基于自动代码生成的电力电子及电机控制教学实验平台设计

设计了一种基于DSP的电力电子及电机控制教学实验平台。平台采用模型化设计、模块化搭建方法,通过Simulink嵌入式编码器实现从模型到代码的自动生成,再灵活搭配硬件模块电路,能够完成各类高性能算法的设计及快速实验验证。文章以空间矢量脉宽调制算法的实现为例,说明了平台运行的原理与过程,分析了不同搭建方式模型的执行效率等问题,为自动代码生成相关教学实验设计提供了参考。此外,在Simulink中搭建了上位机界面,实现了在线调试,增加了实验结果的可读性,提升了实验效率。该平台功能完善、操作简单,可以高效完成电力电子及电机控制有关算法的设计与验证。

基于代码生成的电控空气悬架系统电子控制单元

为提高某型SUV车辆的行驶平顺性、通过性等,对其进行空气悬架改装,并设计了由最小系统、车速信号调理模块、电动气泵控制模块、组合电磁阀控制模块、车身高度检测模块、CAN总线模块、车身加速度测量模块等组成的以Freescale XDP512为核心芯片的电控空气悬架系统电子控制单元,利用Real-Time Workshop(RTW)代码生成技术将所制定电控空气悬架系统控制策略转化为ANSI C代码并下载至电子控制单元,然后对安装电控空气悬架系统的试验车辆进行了车身高度与车速耦合试验、转向试验、急加速试验、急减速试验、平顺性试验,结果表明所设计的电控空气悬架系统控制单元能够实现车速信号调理、车身高度与车速耦合、电动气泵控制及组合阀控制等功能。

支持MDD的代码生成、映射与逆向技术研究

对代码生成、映射以及逆向技术进行了深入研究,并将研究成果应用于支持模型驱动开发的领域建模工具的研制。代码生成采用基于元数据的文本模版演化方案实现,演化机制包含宏替代、条件输出、循环输出;代码映射通过界定框架代码片段,并分别对其进行局部的代码生成、替换实现;代码逆向通过解析框架代码片段、提取模型信息实现。分析了模版设计、代码扫描所需遵循的文法。给出了软件实现方案。应用结果表明,技术与实现方案在不同的应用环境中体现出良好的适应性和可扩展性。

基于领域建模的数控系统代码生成技术

为提高数控软件系统开发效率,提出基于领域建模的代码自动生成开发方法。该方法在数控领域元模型的基础上建立了数控系统的建模环境,以模型数据到源代码的映射规则库为基础,开发了面向目标环境的模型解释器。根据数控产品不同的需求,能够从模型层次对系统功能进行重配置,并通过模型解释器自动生成源代码或相关配置文件。以二轴和三轴运动控制系统为开发对象进行验证,结果证明该方法能有效缩短数控系统开发周期,提高开发效率。

基于模式的业务构件代码生成方法

在企业管理软件中业务构件可以通过参数化和配置技术被复用以适应业务需求的变化,这种构件粒度大、可变参数多、结构复杂难于开发.为了提高业务构件的开发效率,确保开发正确性,本文提出一种面向大粒度构件,基于模式的构件代码生成方法.从已有应用系统中抽取业务构件的典型软件模式,定义一种支持多种编程语言的模式描述语言,用其构造基于模式的非实例化构件,并采用模型驱动的思想,将对应模式下富含业务语义的构件实现模型转换为目标程序,以实现业务构件的自动生成.在此方法指导下,开发一套可视化建模与代码生成工具组,并利用此工具自动生成了运行在J2EE平台上的采购管理系统中部分业务构件,应用结果验证了本方法的有效性和实用性.

嵌入式自动代码生成技术应用研究

文中首先介绍了基于模型的设计方法,介绍了自动代码生成技术在机载嵌入式系统中的两种业内认可的解决方案,然后剖析了RTW自动代码生成过程及代码结构,最后给出了实际机载软件开发过程中的应用实例。

基于MATLAB的SVPWM算法自动代码生成技术研究

针对DSP编程复杂,开发周期长的问题,给出了一种运用MATLAB软件、Code Composer Studio(CCS)软件及其内嵌工具和链接软件自动生成SVPWM代码的方法。利用MATLAB/Simulink仿真软件建立了相应的算法模型,验证模型的正确性之后,自动生成代码,并编译、下载到DSP平台中运行,产生的波形与理论相吻合。与手工编写代码的方法相比较,该方法简单易行,开发周期短,生成代码效率高。

一个基于Java的代码生成工具的设计与实现

给出了一个基于Java的代码生成工具的设计与实现方案。该方案基于数据模型来生成代码,允许用户自定义代码模板,实现了数据模型驱动的开发模式。该代码生成工具具有良好的可扩展性和灵活性,用户可根据需要自定义数据模型、代码模板,从而不断丰富代码生成工具的基础数据。