如何讓AI代碼補(bǔ)全更懂開(kāi)發(fā)者？

中興通訊團(tuán)隊(duì)提出了兩個(gè)新的評(píng)測(cè)指標(biāo)，以及一套倉(cāng)庫(kù)級(jí)代碼語(yǔ)料處理框架。

按照?qǐng)F(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，這套方法論不僅為評(píng)測(cè)代碼大模型提供了新視角，也為提升模型在真實(shí)工業(yè)場(chǎng)景中的代碼補(bǔ)全性能開(kāi)辟了新路徑。

目前在編寫(xiě)代碼時(shí)，智能補(bǔ)全工具如GitHub Copilot和Cursor等，極大地提升了程序員的開(kāi)發(fā)效率。

然而這些AI工具給出的建議經(jīng)?！安盍它c(diǎn)火候”，不完全符合用戶預(yù)期。

對(duì)此團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這實(shí)際上暴露了當(dāng)前代碼大模型使用中的兩個(gè)關(guān)鍵痛點(diǎn)：

• AI的“我覺(jué)得好” vs 用戶“真的好用”：目前評(píng)價(jià)AI代碼補(bǔ)全效果的指標(biāo)，和開(kāi)發(fā)者實(shí)際使用時(shí)的真實(shí)感受、采納意愿，往往存在一條“隱形鴻溝”。
• AI的“局部視野”：多數(shù)模型在學(xué)習(xí)代碼時(shí)，更側(cè)重于理解一小段上下文的序列關(guān)系，對(duì)于整個(gè)代碼倉(cāng)庫(kù)中，跨越不同文件、不同模塊的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和深層語(yǔ)義依賴，常?！傲Σ粡男摹保瑢?dǎo)致補(bǔ)全建議的質(zhì)量和實(shí)用性大打折扣。

這些問(wèn)題，無(wú)疑限制了代碼大模型在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境，尤其是在ZTE-Code-Copilot（中興通訊自研的通信領(lǐng)域代碼開(kāi)發(fā)助手）這類專業(yè)場(chǎng)景中的應(yīng)用潛力。

那么，如何使AI的補(bǔ)全建議更符合開(kāi)發(fā)者的需求呢？

兩個(gè)新指標(biāo)+一套新框架

事實(shí)上，開(kāi)發(fā)者們苦惱于AI的“自說(shuō)自話”久矣。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為要解決這個(gè)問(wèn)題，必須回答兩個(gè)靈魂拷問(wèn)：

① 何謂高質(zhì)量的代碼補(bǔ)全，能夠讓開(kāi)發(fā)者愉快地按“Tab”鍵采納？

② 如何教會(huì)AI“高瞻遠(yuǎn)矚”，理解整個(gè)代碼倉(cāng)庫(kù)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和內(nèi)在邏輯，而不是只盯著眼前的一畝三分地？

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)祭出了兩大“法寶”：

更貼近用戶真實(shí)感知的評(píng)估“新標(biāo)尺”：LCP與ROUGE-LCP指標(biāo)設(shè)計(jì)

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)者在用“隨手補(bǔ)全”功能（指代碼補(bǔ)全中的單行補(bǔ)全任務(wù)和行內(nèi)補(bǔ)全任務(wù)）時(shí)，下意識(shí)地會(huì)從左到右看AI的建議，特別關(guān)注建議的開(kāi)頭部分是不是對(duì)的。

就是說(shuō)，只要開(kāi)頭那段對(duì)了，哪怕后面有點(diǎn)小問(wèn)題，也很可能就接受了，再自己改改。

基于這一核心洞察，團(tuán)隊(duì)提出了兩個(gè)與用戶感知更契合的新評(píng)估指標(biāo)：

（1）最長(zhǎng)公共前綴長(zhǎng)度（LCP, Longest Common Prefix）

定義：LCP（S, R）指模型輸出序列 S=s₁, s₂, …, s_T與參考序列（即用戶期望的代碼）R=r₁, r₂, …, r_T從起始位置開(kāi)始連續(xù)匹配的最大字符數(shù)。

核心價(jià)值：LCP強(qiáng)調(diào)從第一個(gè)字符開(kāi)始的連續(xù)匹配性，這恰恰是交互式代碼補(bǔ)全場(chǎng)景中用戶最為關(guān)注的特性。它比那些允許不連續(xù)匹配的指標(biāo)（如基于LCS的指標(biāo)）更能反映用戶在實(shí)際操作中的體驗(yàn)。

（2）ROUGE-LCP

定義：在LCP基礎(chǔ)上，借鑒ROUGE-L的歸一化思想，提出ROUGE-LCP： ROUGE-LCP（S,R）=LCP（S,R） /∣R∣。 其中∣R∣是參考序列的長(zhǎng)度。

核心價(jià)值：通過(guò)除以參考序列長(zhǎng)度，ROUGE-LCP實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同長(zhǎng)度補(bǔ)全樣本的公平比較，同樣能有效反映模型輸出的實(shí)用性。

賦予AI“全局視野”的“導(dǎo)航系統(tǒng)”：SPSR-Graph倉(cāng)庫(kù)級(jí)代碼語(yǔ)料處理框架

為了讓大模型能真正理解復(fù)雜代碼倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義，而不只是“管中窺豹”，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套倉(cāng)庫(kù)級(jí)代碼語(yǔ)料處理框架。

其核心是構(gòu)建和利用一種特殊的代碼知識(shí)圖譜——SPSR-Graph（Structure-Preserving and Semantically-Reordered Code Graph）。

目標(biāo)是，通過(guò)顯式建模代碼的結(jié)構(gòu)信息和跨文件的依賴關(guān)系，讓預(yù)訓(xùn)練語(yǔ)料本身就蘊(yùn)含更豐富的結(jié)構(gòu)化知識(shí)，從而提升模型對(duì)整個(gè)代碼倉(cāng)庫(kù)的理解深度。

下圖為SPSR-Graph框架圖，展示了從原始代碼到高質(zhì)量SPSR-Graph訓(xùn)練語(yǔ)料的完整流程。

圖中核心組件解讀：

1、語(yǔ)料預(yù)處理：對(duì)海量原始代碼進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)過(guò)濾、清洗和去重，確保輸入“干凈”。

2、AST結(jié)構(gòu)切割：利用AST將代碼分解為函數(shù)、類等具有完整語(yǔ)義的結(jié)構(gòu)化單元。

3、結(jié)構(gòu)感知圖譜構(gòu)建與樣本生成：以上述語(yǔ)義單元為節(jié)點(diǎn)，以它們之間的調(diào)用、依賴關(guān)系為邊，構(gòu)建代碼知識(shí)圖譜。然后通過(guò)遍歷圖中的路徑，將路徑上的代碼片段（包含必要的結(jié)構(gòu)注釋）拼接起來(lái)，形成富含全局結(jié)構(gòu)信息的訓(xùn)練樣本。

主要步驟如下：

其一，基于AST的語(yǔ)法感知語(yǔ)義單元抽取 （Syntax-Aware Semantic Unit Extraction via AST）。

團(tuán)隊(duì)首先使用AST（抽象語(yǔ)法樹(shù)）解析工具（如Tree-sitter）將源代碼切割成具備語(yǔ)義封閉性的基本單元，例如函數(shù)體、類定義、條件分支等。

這確保了每個(gè)單元在結(jié)構(gòu)上的完整性和上下文的連續(xù)性，避免了傳統(tǒng)基于Token的隨機(jī)或滑窗方法可能帶來(lái)的語(yǔ)義割裂。

其二，SPSR-Graph構(gòu)建——結(jié)構(gòu)保持與依賴排序。

• 語(yǔ)義單元抽取與圖初始化：將從代碼庫(kù)中抽取出的所有頂層語(yǔ)義單元（如函數(shù)v_??）作為圖Γ=(V,?)中的節(jié)點(diǎn)V。這些單元具備語(yǔ)義完備性。
• 關(guān)系抽取與圖構(gòu)建：分析這些語(yǔ)義單元之間的依賴關(guān)系，如函數(shù)調(diào)用、成員引用、類型依賴等，作為圖中的有向邊??V×V。圖的邊可以標(biāo)注類型，節(jié)點(diǎn)可以增強(qiáng)屬性（如定義位置、模塊歸屬）以承載更豐富的語(yǔ)義。
• 圖結(jié)構(gòu)遍歷與訓(xùn)練樣本構(gòu)建： 在構(gòu)建好的有向圖Γ上，采用有向廣度優(yōu)先搜索（BFS）等策略，找出所有深度不超過(guò)預(yù)設(shè)值D的語(yǔ)義路徑。

每一條路徑p_k都被映射為一個(gè)訓(xùn)練樣本：Sample（p_k）=ν_k1⊕ν_k2⊕…⊕ν_km，其中⊕代表結(jié)構(gòu)感知的拼接操作。

在拼接過(guò)程中，會(huì)插入文件路徑等結(jié)構(gòu)化注釋信息，以增強(qiáng)模型對(duì)跨文件結(jié)構(gòu)的建模能力。

整個(gè)過(guò)程不僅保留了代碼的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)完整性和上下文一致性，更關(guān)鍵的是，它在調(diào)用路徑的維度上對(duì)語(yǔ)料進(jìn)行了重排序，使模型在訓(xùn)練時(shí)能顯式地學(xué)習(xí)和建模跨函數(shù)、跨模塊的結(jié)構(gòu)性依賴。

通過(guò)這套“組合拳”，團(tuán)隊(duì)期望AI模型能練就“火眼金睛”，洞察代碼的深層奧秘。

實(shí)驗(yàn)效果

接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證新指標(biāo)的“含金量”和新方法的“戰(zhàn)斗力”。

LCP與ROUGE-LCP：真的和開(kāi)發(fā)者“心有靈犀”嗎？

團(tuán)隊(duì)收集了ZTE-Code-Copilot在2025年3月3日至4月24日期間，超過(guò)10000條真實(shí)用戶的“隨手補(bǔ)全”數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行分析。

以下為L(zhǎng)CP分布及其與采納次數(shù)和采納率的關(guān)系圖（即LCP的“用戶緣”）：

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)LCP的分布呈現(xiàn)明顯的長(zhǎng)尾特性，與理論推導(dǎo)高度吻合。

最亮眼的是，LCP值與用戶實(shí)際“采納率”之間存在顯著的正相關(guān)。

表1顯示，皮爾遜相關(guān)系數(shù)r值在不同時(shí)間段均高于0.69，最高達(dá)到0.91，且P值均小于0.05。

簡(jiǎn)單說(shuō)，LCP越高，用戶越愿意用AI的建議。在LCP=1時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的尖峰，這是因?yàn)楫?dāng)AI給出句尾需要補(bǔ)全標(biāo)點(diǎn)符號(hào)（,.;）的建議時(shí)，人們會(huì)有更高概率采納。

ROUGE-LCP分布及其與采納次數(shù)和采納率的關(guān)系圖（即ROUGE-LCP的“洞察力”）如下：

團(tuán)隊(duì)表示，ROUGE-LCP的分布也符合其混合模型預(yù)期。隨著ROUGE-LCP值增加，用戶采納率整體上升，在AI建議與用戶想法完全一致（EM=1）時(shí)達(dá)到頂峰。

新老指標(biāo)大PK

團(tuán)隊(duì)計(jì)算了LCP、ROUGE-LCP，以及傳統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo)——EM（完全匹配）、LCS（最長(zhǎng)公共子序列）和ROUGE-L的每日平均值，并同時(shí)統(tǒng)計(jì)了采納率的每日平均值。

通過(guò)將時(shí)間窗口擴(kuò)展至兩個(gè)月，進(jìn)一步分析了LCP等評(píng)估指標(biāo)與采納率之間的相關(guān)性。

原論文表2清晰顯示，在與用戶采納率的相關(guān)性方面，LCP和ROUGE-LCP明顯勝出，r值普遍更高，LCP與用戶采納率的相關(guān)性甚至超過(guò)了0.7，遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的評(píng)測(cè)指標(biāo)EM。

下表為評(píng)估指標(biāo)（LCS、LCP、ROUGE-L、ROUGE-LCP、EM）與用戶采納率之間的皮爾遜相關(guān)性分析：

但也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，ROUGE-LCP與采納率的相關(guān)性要低于LCP與采納率的相關(guān)性。

這兩個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明，用戶在是否接受AI提供的代碼補(bǔ)全建議這個(gè)點(diǎn)上，與AI提供的答案從首字母起正確的字符的絕對(duì)數(shù)量相關(guān)，而不是相對(duì)占比，這反應(yīng)了用戶編輯有一定的隨意性。

并且，用戶并不完全追求AI提供的答案和預(yù)期完全一致，只需要AI在符合用戶編輯習(xí)慣的基礎(chǔ)上，提供盡可能正確的答案。

這充分證明，新指標(biāo)更能捕捉到用戶真正的采納行為和使用意圖。

SPSR-Graph：“武裝”后的AI有多強(qiáng)？

團(tuán)隊(duì)選用Qwen2.5-7B-Coder作為基礎(chǔ)模型，使用了約0.6B token的通信領(lǐng)域C/C++代碼語(yǔ)料進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練，并輔以約6萬(wàn)條精調(diào)語(yǔ)料。

（1）“三級(jí)跳”式性能提升

然后，團(tuán)隊(duì)比較了不同預(yù)訓(xùn)練語(yǔ)料策略的效果：基礎(chǔ)的Pipeline處理→ 增加AST語(yǔ)義切割 → 構(gòu)建函數(shù)級(jí)代碼圖譜(KGF) → 進(jìn)一步引入結(jié)構(gòu)體級(jí)圖譜(KGFS)。

下表為不同預(yù)訓(xùn)練語(yǔ)料策略在隨手補(bǔ)全任務(wù)中的性能比較：

結(jié)果顯示，采用KGFS策略訓(xùn)練的模型，在C++和C語(yǔ)言上的EM（精確匹配率）、LCP和BLEU等多個(gè)核心指標(biāo)上均取得了最佳性能。

尤其在C語(yǔ)言上，相較于僅使用AST切割的策略，KGF使EM提升了2.66%，BLEU提升了2.74%，證明SPSR-Graph帶來(lái)的全局上下文理解能力效果顯著。

（2）知識(shí)圖譜的“最佳有效半徑”

下圖為代碼知識(shí)圖譜廣度對(duì)代碼補(bǔ)全性能的影響：

團(tuán)隊(duì)還探索了SPSR-Graph的“遍歷廣度”（即一個(gè)代碼節(jié)點(diǎn)在圖中連接多少“鄰居”）對(duì)模型性能的影響。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)廣度k=4時(shí)，模型表現(xiàn)最佳。廣度過(guò)小，信息量不足；廣度過(guò)大，則可能引入過(guò)多無(wú)關(guān)噪聲，反而導(dǎo)致性能下降。

未來(lái)展望

通過(guò)本次研究，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地探討并實(shí)踐了如何讓AI代碼補(bǔ)全更懂開(kāi)發(fā)者：

一是提出了更精準(zhǔn)的“尺子”：LCP和ROUGE-LCP這兩個(gè)新評(píng)測(cè)指標(biāo)，能夠更真實(shí)地反映用戶對(duì)“隨手補(bǔ)全”建議的采納意愿，為模型優(yōu)化指明了更靠譜的方向。

二是打造了更智能的“教材”：基于SPSR-Graph的倉(cāng)庫(kù)級(jí)代碼語(yǔ)料處理框架，通過(guò)保留代碼結(jié)構(gòu)、重排語(yǔ)義依賴，顯著增強(qiáng)了模型對(duì)復(fù)雜代碼結(jié)構(gòu)和跨文件依賴的感知與利用能力。

本文作者來(lái)自中興通訊AIM團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)致力于推動(dòng)通信領(lǐng)域和垂直領(lǐng)域的智能化發(fā)展，研究范圍包括星云通信領(lǐng)域大模型，星云Agent框架（NAE），以及星云精調(diào)流水線等。

未來(lái)，團(tuán)隊(duì)表示將繼續(xù)深化對(duì)LCP和ROUGE-LCP指標(biāo)在更多代碼生成任務(wù)、不同類型模型上的適配性研究。

同時(shí)，SPSR-Graph方法也將進(jìn)一步探索與強(qiáng)化學(xué)習(xí)等技術(shù)的結(jié)合，以挖掘模型更深層次的推理能力，并嘗試擴(kuò)展到更復(fù)雜的軟件工程領(lǐng)域。

論文鏈接：https://arxiv.org/pdf/2505.13073