物件工程

岐兵

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軟件實現(xiàn)的任務

■軟件實現(xiàn)

一把編碼和測試統(tǒng)稱為實現(xiàn)

-編碼就是把軟件設計結(jié)果翻譯成用某種程序

設計語言書寫的程序

■所選用的程序設計語言的特點及編碼風格將對程

序的可靠性、可讀性、可測試性和可維護性產(chǎn)生

深遠的影響

軟件實現(xiàn)的任務

■軟件實現(xiàn)

-軟件測試在軟件生命周期中橫跨兩個階段

■編碼和單元測試屬于軟件生命周期的同一個階段

■對軟件系統(tǒng)還應該進行各種綜合測試，這是軟件

生命周期中的另一個獨立的階段

軟件測試的工作量往往占軟件開發(fā)總工作

量的40%以上

課程內(nèi)容督飆

■第7章：“實現(xiàn)”

一編碼

一軟件測試基礎

一單元測試、集成測試、確認測試

-白盒測試技術

一黑盒測試技術

一調(diào)試

一軟件可靠性

■程序設計語言

-是人和計算機通信的基本工具

一程序設計語言的特點

■影響人的思維和解題方法

■影響人和計算機通信的方式和質(zhì)量

■影響人月度和理解程序的難易程度

-由于軟件大部分成本在測試和維護，所以程

序容易測試和容易維護極端重要

■選擇程序設計語言

-程序員在相同時間內(nèi)可以寫出的高級語言語

句數(shù)和匯編語言指令數(shù)大體相同

一因此用高級語言寫程序比用匯編語言寫程序

生產(chǎn)率可以提高好幾倍

一用高級語言寫的程序易測試、易閱讀和維護

除了特殊的應用領域需要匯編語言,其他程序一律使

用高級語言編寫

■選擇程序設計語言的理想標準

一應該有理想的模塊化機制，以及可讀性好的

控制結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

一語言特點應該使編譯程序能夠盡可能多地發(fā)

現(xiàn)程序中的錯誤

一選用的高級語言應該有良好的獨立編譯機制

■選擇程序設計語言的實用標準

一系統(tǒng)用戶的要求

■如果所開發(fā)的系統(tǒng)由用戶負責維護，用戶通常要

求用他們熟悉的語言書寫程序

一可以使用的編譯程序

■運行目標系統(tǒng)的環(huán)境中可以提供的編譯程序往往

限制了可以選用的語言的范圍

一可以得到的軟件工具

■如果某種語言有支持程序開發(fā)的軟件工具可以利

用，則目標系統(tǒng)的實現(xiàn)和驗證都變得比較容易

■選擇程序設計語言的實用標準

一工程規(guī)模

■如果工程規(guī)模很龐大，現(xiàn)有的語言又不完全適用,

那么設計并實現(xiàn)一種供這個工程項目專用的程序

設計語言，可能是一個正確的選擇

一程序員的知識

■如果和其他標準不矛盾，那么應該選擇一種已經(jīng)

為程序員所熟悉的語言

■選擇程序設計語言的實用標準

-軟件可移植性要求

■如果目標系統(tǒng)將在幾臺不同的計算機上運行，或者預期的

使用壽命很長，那么選擇一種標準化程度高、程序可移植

性好的語言就是很重要的

-軟件的應用領域

■FORTRAN語言特別適合于工程和科學計算

■COBOL語言適合于商業(yè)領域應用

■C語言和Ada語言適用于系統(tǒng)和實時應用領域

■LISP語言適用于組合問題領域

■PROLOG語言適于表達知識和推理

■編碼風格

-“好”程序的標準

■源程序代碼的邏輯簡明清晰、易讀易懂

一為寫出“好”程序應遵循的原則

■編碼風格

1程序內(nèi)部的文檔

■程序內(nèi)部的文檔包括：

一恰當?shù)臉俗R符

一適當?shù)淖⒔?/p>

一程序的視覺組織

■選取含義鮮明的名字，對幫助閱讀程序很重要；

■不必要的長標識符提供了出錯的潛在可能性；

■如果使用縮寫，縮寫規(guī)則在整個程序設計過程中

應保持一致，必要時應給縮寫名字加注解

■編碼風格

1程序內(nèi)部的文檔

■程序中的注解分為兩類

一序言性注解：位于每個模塊的開始，作用是簡要描述

模塊的功能、主要算法、接口和重要數(shù)據(jù)

一功能性注解：它插在程序中間，一般在源代碼的右邊,

其作用是解釋這段代碼的必要性

■程序清單的布局對于程序的可讀性有很大影響

-程序設計者應該遵循簡單語句一行寫一個語句

一對于選擇、循環(huán)等復雜語句采用逐層縮進的書寫原則,

保證程序具有良好的梯形結(jié)構(gòu)

■編碼風格

2數(shù)據(jù)說明

■數(shù)據(jù)說明的次序應該標準化

一例如，按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)類型確定說明的次序

一有次序就容易查閱，因此能夠加速測試、調(diào)試和維護

的過程。

■當多個變量名在一個語句中說明時，應該按字母

順序排列這些變量

■如果設計時使用了一個復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則應該

用注解說明用程序設計語言實現(xiàn)這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的

方法和特點

■編碼風格

3語句構(gòu)造

■構(gòu)造語句時應該遵循的原則是：

-每個語句都應該簡單而直接

一不能為了提高效率而使程序變得過分復雜

■不要為了節(jié)省空間而把多個語句寫在同一行

■盡量避免復雜的條件測試

■盡量減少對“非”條件的測試

■避免大量使用循環(huán)嵌套和條件嵌套

■用括號使邏輯或算術表達式的運算次序清晰直觀

■編碼風格

4輸入輸出風格的規(guī)則

■對所有輸入數(shù)據(jù)都進行檢驗

■檢查輸入項重要組合的合法性

■保持輸入格式簡單

■使用數(shù)據(jù)結(jié)束標記，不要要求用戶指定數(shù)據(jù)的數(shù)目

■提示交互式輸入的請求，說明可用的選擇或邊界數(shù)值

■程序語言對格式有嚴格要求時，應保持輸入格式一致

■設計良好的輸出報表

■編碼風格

5效率

■效率主要指處理機時間和存儲器容量兩個方面

■關于效率的三條原則

一第一，效率是性能要求，應該在需求分析階段確定效

率方面的要求；

一第二，效率是靠好設計來提高的；

一第三，程序的效率和程序的簡單度是一致的，不要犧

牲程序的清晰性和可讀性來不必要地提高效率

■編碼風格

5效率

■程序運行時間

-源程序的效率直接由詳細設計階段確定的算法的效率決定

-寫程序的風格也能對程序的執(zhí)行速度和存儲器要求產(chǎn)生影響

一把詳細設計翻譯成程序時，應使用的原則：

■寫程序之前先簡化算術的和邏輯的表達式

■研究嵌套的循環(huán)，以確定是否有語句可以從內(nèi)往外移

■盡量避免使用多維數(shù)組

■盡量避免使用指針和復雜的表

■使用執(zhí)行時間短的算術運算

■不要混合使用不同的數(shù)據(jù)類型

■盡量使用整數(shù)運算和布爾表達式

■編碼風格

5效率

■存儲器效率

-提高存儲器效率主要是指如何使程序占用存儲單元少,

存取時間短

一提高執(zhí)行效率的技術也能提高存儲器效率

-對于大型計算機要考慮操作系統(tǒng)頁式調(diào)度的特點

一對于微處理機應選用有緊縮存儲器特性的編譯程序，

必要時可使用匯編語言

■編碼風格

5效率

■輸人輸出的效率

-輸入輸出效率指人給計算機提供輸入或為了理解計算

機輸出，所需花費的腦力是否經(jīng)濟

-簡單清晰是提高輸入輸出效率的關鍵

一所有輸入輸出都應有緩沖，減少用于通信的額外開銷

一對二級存儲器（如磁盤）應選用最簡單的訪問方法

-如果“超高效的”輸入輸出很難被人理解，則不應采

用這種方法

課程內(nèi)容督飆

■第7章：“實現(xiàn)”

一編碼

?一軟件測試基礎

一單元測試、集成測試、確認測試

-白盒測試技術

一黑盒測試技術

一調(diào)試

一軟件可靠性

軟件測武基礎

■防不勝防的軟件錯誤

—案傷q

■1963年，美國飛往火星的火箭爆炸，損失$10million.

一原因

■FORTRAN循環(huán)DO5I=1,3誤寫為DO5I=1.3

■軟件測試的必要性

-軟件的復雜性

-成員之間的溝通和配合

一技術評審的不完整性

-編碼引入新的錯誤

軟件測武基礎

■軟件測試的目的

一軟件測試的目的與軟件工程其他階段的目的

都相反

■軟件工程的其他階段都是“建設性”的

■在測試階段測試人員努力設計一系列測試方案，

目的卻是為了“破壞”已經(jīng)建造好的軟件系統(tǒng)

——竭力證明程序中有錯誤不能按照預定要

求正確工作

一測試階段的根本目標是盡可能多地發(fā)現(xiàn)并排

除軟件中潛藏的錯誤，最終把一個高質(zhì)量的

軟件系統(tǒng)交給用戶使用

軟件測武基礎

■軟件測試的目標

-什么是測試？它的目標是什么？

-G.Myers給出了關于測試的一些規(guī)則：

■(1)測試是為了發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤而執(zhí)行程序的

過程；

■(2)好的測試方案是極可能發(fā)現(xiàn)迄今為止尚未發(fā)

現(xiàn)的錯誤的測試方案；

■(3)成功的測試是發(fā)現(xiàn)了至今為止尚未發(fā)現(xiàn)的錯

誤的測試。

軟件測武基礎

■軟件測試準則

一（1）所有測試都應該能追溯到用戶需求

—（2）應該在測試開始之前就制定出測試計劃

■完成了需求模型就可以著手制定測試計劃

■在建立了設計模型后就可以立即開始設計詳細的

測試方案

-（3）測試發(fā)現(xiàn)的錯誤中的80%很可能是由程

序中20%的模塊造成的。問題是怎樣找出這

些可疑的模塊并徹底地測試它們

軟件測武基礎

■軟件測試準則

-（4）應該從“小規(guī)?！睖y試開始，并逐步進

行“大規(guī)?！睖y試

■通常，首先重點測試單個程序模塊，然后把測試

重點轉(zhuǎn)向在集成的模塊簇中尋找錯誤，最后在整

個系統(tǒng)中尋找錯誤

-（5）窮舉測試是不可能的

■所謂窮舉測試就是把程序所有可能的執(zhí)行路徑都

檢查一遍的測試

一（6）為了達到最佳的測試效果，應該由獨立

的第三方從事測試工作

軟件測武基礎

主要問題：窮盡測試通常是不可能的。

例：(Black-box)程序要求輸入3個整形數(shù)據(jù)。若字長

16位，則各種可能輸入的排列組合共有

216X216X216?3X1014(種)

若程序執(zhí)行需UH秒，則對于所有合法輸入

的測試大約需用一萬年，而且還應測試輸入非法

數(shù)據(jù)的情況。

軟件測武基礎

■測試方法

一有關概念

■測試用例

——組用于測試的輸入數(shù)據(jù)和預期得出的正確輸出

■測試方案

-測試用例和用例預定要檢驗的功能

■測試計劃

-要進行的測試種類和進度安排

軟件測武基礎

■測試方法

一黑盒測試法

■把程序看作一個黑盒子，完全不考慮程序的內(nèi)部

結(jié)構(gòu)和處理過程

■黑盒測試是在程序接口進行的測試

-檢查程序功能是否能按照規(guī)格說明書的規(guī)定正常使用

-程序是否能適當?shù)亟邮蛰斎霐?shù)據(jù)產(chǎn)生正確的輸出信息

-程序運行過程中能否保持外部信息

■黑盒測試又稱為功能測試

測試過程后期使用的方法

軟件測武基礎

■測試方法

-白盒測試法

■把程序看成裝在一個透明的白盒子，測試者完全

知道程序的結(jié)構(gòu)和處理算法

■這種方法按照程序內(nèi)部的邏輯測試程序，檢測程

序中主要執(zhí)行通路是否都能按預定要求正確工作

■白盒測試又稱為結(jié)構(gòu)測試

測試過程早期使用的方法

軟件測武基礎

■測試步驟

1.模塊測試

■模塊測試的目的是保證每個模塊作為一個單元能正確運行

■模塊測試通常又稱為單元測試

■在這個測試步驟中所發(fā)現(xiàn)的往往是編碼和詳細設計的錯誤

2.子系統(tǒng)測試

■子系統(tǒng)測試是把經(jīng)過單元測試的模塊放在一起形成一個子

系統(tǒng)來測試

■模塊相互間的協(xié)調(diào)和通信是這個測試過程中的主要問題

■這個步驟著重測試模塊的接口

軟件測武基礎

■測試步驟

3.系統(tǒng)測試

■把經(jīng)過測試的子系統(tǒng)裝配成一個完整的系統(tǒng)來測試

■發(fā)現(xiàn)的往往是軟件設計中的錯誤，也可能發(fā)現(xiàn)需求說明中

的錯誤

■兼有檢測和組裝兩重含義，通常稱為集成測試

4.驗收測試

■驗收測試把軟件系統(tǒng)作為單一的實體進行測試，測試內(nèi)容

與系統(tǒng)測試基本類似，但是它是在用戶積極參與下進行的,

而且可能主要使用實際數(shù)據(jù)（系統(tǒng)將來要處理的信息）進行

測試

■驗收測試的目的是驗證系統(tǒng)確實能夠滿足用戶的需要，在

這個測試步驟中發(fā)現(xiàn)的往往是系統(tǒng)需求說明書中的錯誤

■驗收測試也稱為確認測試

軟件測武基礎

■測試步驟

5.平行運行

■所謂平行運行就是同時運行新開發(fā)出來的系統(tǒng)和將被

它取代的舊系統(tǒng)，以便比較新舊兩個系統(tǒng)的處理結(jié)果。

這樣做的具體目的有如下幾點：

-(1)可以在準生產(chǎn)環(huán)境中運行新系統(tǒng)而又不冒風險

-(2)用戶能有一段熟悉新系統(tǒng)的時間

-(3)可以驗證用戶指南和使用手冊之類的文檔

-(4,能夠以準生產(chǎn)模式對新系統(tǒng)進行全負荷測試，可以用

測試結(jié)果驗證性能指標

軟件測武基礎

■測試階段的信息流

一軟件配置：包括需求說明書、設計說明書和

源程序清單

一測試配置：包括測試計劃和測試方案

測試

結(jié)果錯誤正確

測試----?

______可靠性

可靠性\測試

模型

課程內(nèi)容督飆

■第7章：“實現(xiàn)”

一編碼

一軟件測試基礎

/-單元測試、集成測試、確認測試

-白盒測試技術

一黑盒測試技術

一調(diào)試

一軟件可靠性

單元測武

■單元測試集中檢測程序“模塊”

一單元測試主要使用白盒測試技術

一對多個模塊的測試可以并行地進行

一在編寫出源程序代碼并通過了編譯程序的語

法檢查后，就可以用詳細設計描述作指南，

對重要的執(zhí)行通路進行測試

一單元測試工作可用人工測試和計算機測試

單元測武

■測試重點

1模塊接口

■參數(shù)的數(shù)目、次序、屬性或單位系統(tǒng)與變元是否一致

■是否修改了只作輸入用的變元

■全局變量的定義和用法在各個模塊中是否一致

2局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

■發(fā)現(xiàn)局部數(shù)據(jù)說明、初始化、默認值等方面的錯誤

3重要的執(zhí)行通路

■選擇最有代表性、最可能發(fā)現(xiàn)錯誤的執(zhí)行通路進行測試

■應該設計測試方案用來發(fā)現(xiàn)由于錯誤的計算、不正確的比

較或不適當?shù)目刂屏鞫斐傻腻e誤

單元測武

■測試重點

4出錯處理通路

■好的設計應該能預見出現(xiàn)錯誤的條件，并且設置

適當?shù)奶幚礤e誤的通路，以便在真的出現(xiàn)錯誤時

執(zhí)行相應的出錯處理通路或干凈地結(jié)束處理

■應該著重測試下述一些可能發(fā)生的錯誤：

-對錯誤的描述是難以理解的

一記下的錯誤與實際遇到的錯誤不同

一在對錯誤進行處理之前，錯誤條件已經(jīng)引起系統(tǒng)干預

-對錯誤的處理不正確

-描述錯誤的信息不足以幫助確定造成錯誤的位置

單元測武

n—

■測試重點

5邊界條件

■邊界測試是單元測試中最后的也是最重要的任務。

■軟件常常在它的邊界上失效

一例如，處理n元數(shù)組的第n個元素時，或做到i次循環(huán)中

的第i次重復時，往往會發(fā)生錯誤。

—使用剛好小于、剛好等于和剛好大于最大值或最小值

的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制量和數(shù)據(jù)值的測試方案，非常可能

發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤。

單元測武

■代碼審查

——種非常有效的程序驗證技術，對典型的程序來說,

可查出30%-70%的邏輯設計錯誤和編碼錯誤

-審查小組最好由下述4人組成：

■組長：一個很有能力的程序員，沒有直接參與這項工程

■程序的設計者

■程序的編寫者

■程序的測試者

-預演：由人模擬計算機執(zhí)行程序

-人工測試和計算機測試是互相補充，相輔相成的

單元測武

■計算機測試

-驅(qū)動程序(Driver)和存根程序(Stub)

-通常驅(qū)動程序也就是一個“主程序”，它接收測試

數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)傳送給被測試的模塊，并且印出

有關的結(jié)果

-“存根”程序代替被測試的模塊所調(diào)用的模塊

■存根程序也可以稱為“虛擬子程序”

■它使用被它代替的模塊的接口，做最少的數(shù)據(jù)操作，印出

對入口的檢驗或操作結(jié)果，并把控制歸還給調(diào)用它的模塊

-驅(qū)動程序和存根程序代表開銷

哀成測武

■集成測試是測試和組裝軟件的系統(tǒng)化技術

■由模塊組裝成程序的兩種方法

-非漸增式測試方法

■先分別測試每個模塊，再把所有模塊按設計要求放在一起

結(jié)合成所要的程序，這種方法稱為非漸增式測試方法

-漸增式測試方法

■把下一個要測試的模塊同已經(jīng)測試好的那些模塊結(jié)合起來

進行測試，測試完以后再把下一個應該測試的模塊結(jié)合進

來測試。這種每次增加一個模塊的方法稱為漸增式測試，

■這種方法實際上同時完成單元測試和集成測試

東求洲武

■兩種方法的比較

-非漸增式測試

■一下子把所有模塊放在一起，并把龐大的程序作為一個整

體來測試，測試者面對的情況十分復雜

■改正錯誤是極端困難的

■想要診斷定位一個錯誤是非常困難的

■錯誤會連續(xù)不斷，沒有盡頭

-漸增式測試

■與“一步到位”的非漸增式測試相反，它把程序劃分成小

段來構(gòu)造和測試

■易定位和改正錯誤

■對接口可以進行更徹底的測試

■可以使用系統(tǒng)化的測試方法

東求洲武

■增量測試的兩種集成策略

一自頂向下集成

■從主控制模塊開始，沿著程序的控制層次向下移

動，逐漸把各個模塊結(jié)合起來

■可使用深度優(yōu)先的策略，或?qū)挾葍?yōu)先的策略

哀成測武

深度優(yōu)先策略

■例如，選取左通路，

首先結(jié)合模塊Ml、M2

和M5;其次，M8或M6

■然后構(gòu)造中央的和右

側(cè)的控制通路

M8

哀成測武

寬度優(yōu)先策略

■例如，首先結(jié)合模塊

M2、M3和M4（代替存

根程序S4）,然后結(jié)合

下一個控制層次中的

模塊M5、M6和M7

■如此繼續(xù)進行下去，

直到所有模塊都被結(jié)

合進來為止

M8

哀成測武

(1)自頂向下測試

第1步：測試頂端模塊，用存根程序(stub)代替

直接附屬的下層模塊

Stub:模擬未測試模塊的活動.

M

集成測武

；2步：根據(jù)深度優(yōu)先或?qū)挾葍?yōu)先的策略，每次

用一個實際模塊代換一個stub。

第3步：在結(jié)合進一個模塊的同時進行測試。

第4步：回歸測試一全部或部分地重復以前做過

的測試。

哀成測武

優(yōu)點：在早期即對主要控制及關鍵的抉擇進行檢驗

問題：Stub只是對低層模塊的模擬，測試時沒有重

要的數(shù)據(jù)自下往上流，許多重要的測試須推

遲進行，而且在早期不能充分展開人力

集成洲武

才自底向上測試

第1步：把低層模塊組合成族，每族實現(xiàn)一個子功能

第2步：用驅(qū)動程序（Driver）協(xié)調(diào)測試數(shù)據(jù)的1\0,

測試子功能族。

:調(diào)用模塊細節(jié)逐個進行測試.了

M]M2

哀求洲武

第3步：去掉Driver,自下而上把子功能族合成

更大的子功能族。

注意：兩種策略

的優(yōu)、缺點剛好

互補，但單用其

中任一種都不實

際，通常根據(jù)軟

件的特點臀二者

混用。

械

真

修

n

t

哀成測武

■不同集成測試策略的比較

一在測試實際的軟件系統(tǒng)時，選用適當?shù)臏y試

策略，純粹自頂向下或純粹自底向上的策略

可能都不實用

-實踐中創(chuàng)造出許多混合策略：

■改進的自頂向下測試方法

一基本上使用自頂向下的測試方法，但是在早期使用自

底向上的方法測試軟件中的少數(shù)關鍵模塊

■混合法

-對軟件結(jié)構(gòu)中較上層使用的自頂向下方法與

-對軟件結(jié)構(gòu)中較下層使用的自底向上方法相結(jié)合

東求洲武

■回歸測試

一回歸測試是指重新執(zhí)行已做過的測試的某個

子集，保證由于調(diào)試引起的變化，不會導致

非預期的軟件行為或額外錯誤的測試活動，

帶來非預期的副作用。

-回歸測試集包括下述3類不同的測試用例：

■檢測軟件全部功能的代表性測試用例

■針對可能受修改影響的軟件功能的附加測試

■針對被修改過的軟件成分的測試

確認洲武

■確認測試

-也稱為驗收測試，它的目標是驗證軟件的有效性

一驗證

■指的是保證軟件正確地實現(xiàn)了某個特定要求的一系列活動

一確認

■指的是為了保證軟件確實滿足了用戶需求而進行的一系列

活動

-軟件有效性的一個簡單定義是

■如果軟件的功能和性能如同用戶所合理期待的那樣，軟件

就是有效的

確認測武

■確認測試的范圍

-確認測試必須有用戶參加，或以用戶為主

-確認測試通常使用黑盒測試法

■應該仔細設計測試計劃和測試過程

-測試計劃包括要進行的測試的種類及進度安排

■測試過程規(guī)定了用來檢測軟件是否與需求一致的測試方案

■通過測試和調(diào)試要保證軟件能滿足所有功能要求，能達到

每個性能要求，文檔資料準確而完整、安全性、可移植性、

兼容性和可維護性等

-確認測試有下述兩種可能的結(jié)果：

(1)功能和性能與用戶要求一致，軟件是可以接受的

(2)功能和性能與用戶要求有差距。發(fā)現(xiàn)的軟件缺陷或錯誤

的策略，通常需要和用戶充分協(xié)商

確認測武

十

I■軟件配置復查

-目的是保證軟件配置的所有成分都齊全

一質(zhì)量符合要求

—文檔與程序完全一^致

一具有完成軟件維護所必須的細節(jié)

一已經(jīng)編好目錄

確認洲武

■Alpha和Beta測試（面向多個客戶的產(chǎn)品測試）

-Alpha測試

■由用戶在開發(fā)者的場所進行，并且在開發(fā)者對用戶的“指

導”下進行測試

■開發(fā)者負責記錄發(fā)現(xiàn)的錯誤和使用中遇到的問題

■Alpha是在“受控”狀態(tài)下進行的測試活動

-Beta測試

-由軟件的最終用戶們在一個或多個客戶場所進行

■用戶記錄在Beta測試過程中遇到的一切問題，并且定期把

這些問題報告給開發(fā)者

-開發(fā)者對軟件產(chǎn)品進行必要的修改，并準備向全體客戶發(fā)

布最終的軟件產(chǎn)品

■Beta測試是在“不受控”的狀態(tài)下進行的測試活動

課程內(nèi)容督飆

■第7章：“實現(xiàn)”

一編碼

一軟件測試基礎

一單元測試、集成測試、確認測試

?一白盒測試技術

一黑盒測試技術

一調(diào)試

一軟件可靠性

臼食測武技術

■設計測試方案是測試階段的關鍵技術

-測試方案包括具體的測試目的（例如，預定要測試的

具體功能），應該輸入的測試數(shù)據(jù)和預期的結(jié)果

-測試數(shù)據(jù)和預期的輸出結(jié)果稱為測試用例

-因為不可能進行窮盡的測試，選用少量“最有效的”

測試數(shù)據(jù)，做到盡可能完備的測試就更重要了

-已研究出許多設計測試數(shù)據(jù)的技術，這些技術各有

優(yōu)缺點，通常需聯(lián)合使用多種設計測試數(shù)據(jù)的技術

臼金測武技術

■設計測試方案的任務

①預定要測試的功能

②設計輸入的測試數(shù)據(jù)(testcases)

③歹4出預期結(jié)果(expectedoutput)

■邏輯覆蓋

一邏輯覆蓋是對一系列測試過程的總稱，這組

測試過程逐漸進行越來越完整的通路測試

一適合于白盒測試覆蓋程度由弱到強次序是

■語句覆蓋，判定，條件，判定/條件，條件組合

百金測武技術

■邏輯覆蓋

1語句覆蓋

■語句覆蓋的含義：

-選擇足夠多的測試數(shù)據(jù)，使被測程序中每個語句至少

執(zhí)行一次。

■語句覆蓋只關心判定表達式的值，而沒有分別測

試判定表達式中每個條件取不同值時的情況

■為了使每個語句都執(zhí)

行一次，程序的執(zhí)行

軍徑應該是sabcdes入口

■為此只需要輸入下面V

A>1

的測試數(shù)據(jù)（實際上X1X-X/Ab

aANDB=0

可以是任意實數(shù)）：

■A=2,B=0,X=4

A=2,

——

問題：若AND錯寫cORX>1-XAX+1d

為OR,或X>1錯寫

為Xvl,則錯誤無法

e返回

由上例測出。

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■邏輯覆蓋

2判定覆蓋

■判定覆蓋又叫分支覆蓋

■判定覆蓋的含義：

一不僅每個語句必須至少執(zhí)行一次，而且每個判定的每

種可能的結(jié)果都應該至少執(zhí)行一次

一在⑴的基礎上，每個判定的每個分支至少執(zhí)行一次

臼食測武技術

■邏輯覆蓋

3條件覆蓋

■條件覆蓋的含義是

一不僅每個語句至少執(zhí)行一次，而且使判定表達式中的

每個條件都取到各種可能的結(jié)果

一在⑴的基礎上，使每個判定表達式的每個條件都取到

各種可能的結(jié)果

■a點有下述各種結(jié)果出現(xiàn)

-A>1,A<1,B=0,BWO

■C點有下述各種結(jié)果出現(xiàn)

A=2,A彳2,X>1,X<1s入口

需要使用下面兩組測試數(shù)

據(jù)就可以達到上述覆蓋標荒:

I.A=2,B=0,X=4

（執(zhí)行路徑sabcde,滿足A>1,a天/X/Ab

B=0;A=2,X>1）

II.A=l,B=l,X=1

（執(zhí)行路徑sace,滿足Awl,

BwO;A.2,X<1）

A=2'

k'■—

cORX>1d

問：條件覆蓋？判定覆蓋

各:唆「邑eI返恒I

反例：①A=2,B=0,X=1sabcde^~

②A=l,B=l,X=2sacde

（滿足條件覆蓋，但不滿足判斷覆蓋）

臼食測武技術

■邏輯覆蓋

4.判定/條件覆蓋

■它的含義是

一選取足夠多的測試數(shù)據(jù)，使得判定表達式中的每個條

件都取到各種可能的值，而且每個判定表達式也都取

到各種可能的結(jié)果。

臼食測武技術

■邏輯覆蓋

5.條件組合覆蓋

■條件組合覆蓋的含義

-它要求選取足夠多的測試數(shù)據(jù)，使得每個判定表達式

中條件的各種可能組合都至少出現(xiàn)一次。

全部可能的條件組合為:

①A>1,B=0②A>1,BwO

③A<1,B=0④A<1,Bw0

=2,X>1⑥A=2,X<1

⑦Aw2,X>1⑧Aw2,X?l

ab

I.A=2,B=0,X=4

（1,5兩種組合，路徑sabcde）

II.A=2,B=I,X=1

（2,6兩種組合，執(zhí)行路徑sacde）

III.A=l,B=0,X=2Cd

（3,7兩種組合，執(zhí)行路徑sacde）

IV.A=1,B=1,X=1

（4,8兩種組合，執(zhí)行路徑sace）

從考察控制流或流圖的角度,還可考慮下述覆蓋:

(63覆蓋=語句覆蓋

⑺邊覆蓋=判定覆蓋

(8)路徑覆蓋(Pathcoverage):

每條可能的路徑都至少執(zhí)

行一次，若圖中有環(huán)，則每

個環(huán)至少經(jīng)過一次。

Testcases:

①A=1,B=1,X=1(9)路徑覆蓋A條件組合覆蓋

②A=1,B=1,X=2

③A=3,B=0,X=1

④A=2,B=0,X=4

課程內(nèi)容督飆

■第7章：“實現(xiàn)”

一編碼

一軟件測試基礎

一單元測試、集成測試、確認測試

-白盒測試技術

"一黑盒測試技術

一調(diào)試

一軟件可靠性

黑金測武技術

■黑盒測試著重測試軟件功能

一黑盒測試并不能取代白盒測試，它是與白盒測試互

補的測試方法

-它很可能發(fā)現(xiàn)白盒測試不易發(fā)現(xiàn)的其他類型的錯誤

■黑盒測試力圖發(fā)現(xiàn)下述類型的錯誤：

-功能不正確或遺漏了功能

一界面錯誤

-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯誤或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤

一性能錯誤

一初始化和終止錯誤

黑金測武技術

■白盒測試在測試過程的早期階段進行

■而黑盒測試主要用于測試過程的后期

■設計黑盒測試方案時，應該考慮下述問題:

(1)怎樣測試功能的有效性？

(2)哪些類型的輸入可構(gòu)成好測試用例？

(3)系統(tǒng)是否對特定的輸入值特別敏感？

(4)怎樣劃定數(shù)據(jù)類的邊界？

(5)系統(tǒng)能夠承受什么樣的數(shù)據(jù)率和數(shù)據(jù)量？

(6)數(shù)據(jù)的特定組合將對系統(tǒng)運行產(chǎn)生什么影響？

黑金測武技術

■應用黑盒測試技術，能夠設計出滿足下

述標準的測試用例集：

-（1）所設計出的測試用例能夠減少為達到合

理測試所需要設計的測試用例的總數(shù)；

-（2）所設計出的測試用例能夠告訴我們，是

否存在某些類型的錯誤，而不是僅僅指出與

特定測試相關的錯誤是否存在。

黑金測武技術

■等價劃分

-等價劃分是一種黑盒測試技術

-這種技術把程序的輸入域劃分成若干個數(shù)據(jù)類

-每類中的一個典型值在測試中的作用與這一類中所

有其他值的作用相同，據(jù)此導出測試用例

一劃分一^組等價類描繪一組輸入條件的有效或無效

條件，測試程序是否有設計方案中該有的輸出結(jié)果.

黑金測武技術

■劃分等價類的啟發(fā)式規(guī)則：

1如果規(guī)定了輸入值的范圍

■則可劃分出一個有效的等價類（輸入值在此范圍內(nèi)）

-兩個無效的等價類（輸入值小于最小值或大于最大值）

2如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的個數(shù)

■則類似地也可以劃分出一個有效的等價類和兩個無效的等

價類；

3如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值，而程序?qū)Σ煌斎?/p>

值做不同處理

■則每個允許的輸入值是一個有效的等價類

■此外還有一個無效的等價類（任一個不允許的輸入值）

黑金測武技術

■劃分等價類的啟發(fā)式規(guī)則：

4如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵循的規(guī)則，

■則可以劃分出一個有效的等價類（符合規(guī)則）

■和若干個無效的等價類（從各種不同角度違反規(guī)

則）

5如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)為整型

■則可以劃分出正整數(shù)、零和負整數(shù)等3個有效類;

6如果程序的處理對象是表格

■則應該使用空表，以及含一項或多項的表

黑金測武技術

■根據(jù)等價類設計測試方案時使用下面兩

個步驟

一設計一個新方案以盡可能多地覆蓋尚未被覆

蓋的有效等價類；重復這一步驟直到所有有

效類都被覆蓋為止。

—設計一個新方案以覆蓋一個且僅一個尚未被

覆蓋的無效等價類；重復這一步驟直到所有

無效類都被覆蓋為止。（通常程序執(zhí)行一個

錯誤后即不繼續(xù)檢測其它錯誤，故每次只測

一個無效類）。

黑金測武技術

■例：

一假設有一個把數(shù)字串轉(zhuǎn)變成整數(shù)的函數(shù)。運行程序

的計算機字長16位，用二進制補碼表示整數(shù).

■分析這個程序的規(guī)格說明，劃分出如下等價類:

-有效輸入的等價類有：

(1)1-6個數(shù)字字符組成的數(shù)字串；T23456'

(2)最高位數(shù)字是零的數(shù)字串；’000001,

(3)最高位數(shù)字左鄰是負號的數(shù)字串；'-12345，

黑金測武技術

■例：

一假設有一個把數(shù)字串轉(zhuǎn)變成整數(shù)的函數(shù)。運行程序

的計算機字長16位，用二進制補碼表示整數(shù).

■分析這個程序的規(guī)格說明，劃分出如下等價類:

-無效輸入的等價類有：

(4)空字符串(全是空格)；''

(5)左部填充的字符既不是零也不是空格；,XXXXX1'

(6)最高位數(shù)字右面由數(shù)字和空格混合組成；T2'

(7)最高位數(shù)字右面由數(shù)字和其他字符混合組成；T3XX

(8)負號與最高位數(shù)字之間有空格；1234'

黑金測武技術

■例：

一假設有一個把數(shù)字串轉(zhuǎn)變成整數(shù)的函數(shù)。運行程序

的計算機字長16位，用二進制補碼表示整數(shù).

■分析這個程序的規(guī)格說明，劃分出如下等價類:

-合法輸出的等價類有

(9)在計算機能表示的最小負整數(shù)和零之間的負整數(shù)

-32768?0

(10)零；0

(11)在零和計算機能表示的最大正整數(shù)之間的正整數(shù)

0?32768

-非法輸出的等價類有

(12)比計算機能表示的最小負整數(shù)還小的負整數(shù)-32769

(13)比計算機能表示的最大正整數(shù)還大的正整數(shù)32768

黑金測武技術

■邊界值分析

一處理邊界情況時程序最容易發(fā)生錯誤

-設計使程序運行在邊界情況附近的測試方案,

暴露出程序錯誤的可能性更大一些

一邊界值分析法，應該選取剛好等于、稍小于

和稍大于等價類邊界值的數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)

-通常設計測試方案時總是聯(lián)合使用等價劃分

和邊界值分析兩種技術

黑盒測武技術

■邊界值分析

-例如，為了測試前述的把數(shù)字串轉(zhuǎn)變成整數(shù)的程序，除

了上一小節(jié)已經(jīng)用等價劃分法設計出的測試方案外，還

應該用邊界值分析法再補充下述測試方案：

(12)使輸出剛好等于最小的負整數(shù)

輸入：'-32768'預期的輸出為：-32768

(13)使輸出剛好等于最大的正整數(shù)

輸入：'32767'預期的輸出：32767

(14)使輸出剛剛小于最小的負整數(shù)

輸入：'-32769'預期的輸出；“錯誤一無效輸入”

(15)使輸出剛剛大于最大的正整數(shù)

輸入：'32768'預期的輸出：“錯誤一無效輸入”

黑金測武技術

■錯誤推測

一錯誤推測法在很大程度上靠直覺和經(jīng)驗進行

一基本想法

■是列舉出程序中可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的

特殊情況，并且根據(jù)它們選擇測試方案。

一經(jīng)驗表明，在一段程序中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的錯誤數(shù)

目往往和尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤數(shù)成正比

-因此，在進一步測試時要著重測試那些已發(fā)

現(xiàn)了較多錯誤的程序段

黑盒測武技術

■錯誤推測

-思

■列出可能有的錯誤

■列出容易發(fā)生錯誤的特殊情況

■以此為基礎設計測試方案

-根據(jù)

■直覺、經(jīng)驗

一工具

■常見錯誤清單、判定表等

黑金測武技術

■實用策略：黑盒設計+白盒補充

-在任何情況下都應該使用邊界值分析的方法；

一必要時用等價劃分法補充；

一必要時再用錯誤推測法補充；

一對照程序邏輯，檢查測試方案。

■可根據(jù)對程序可靠性的要求采用不同的邏輯覆蓋標準，必

要時補充一些測試方案。

注：即使用上述綜合策略設計測試方案，仍不能保證

發(fā)現(xiàn)一切錯誤。例如Lucent公司經(jīng)過包括逐行檢查

源代碼在內(nèi)的多方面測試之后，其軟件能達標運行

的成功率為80%

課程內(nèi)容督飆

■第7章：“實現(xiàn)”

一編碼

一軟件測試基礎

一單元測試、集成測試、確認測試

-白盒測試技術

一黑盒測試技術

7-調(diào)試

一軟件可靠性

調(diào)武

■調(diào)試

-是在測試發(fā)現(xiàn)錯誤之后排除錯誤的過程

-軟件錯誤的外部表現(xiàn)和它的內(nèi)在原因之間可能并沒

有明顯的聯(lián)系，調(diào)試就是把癥狀和原因聯(lián)系起來的

尚未被人深入認識的智力過程。

■調(diào)試過程

-調(diào)試過程從執(zhí)行一個測試用例開始

一評估測試結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)實際結(jié)果與預期結(jié)果不一

藪，則這種不一致就是一個癥狀，它表明在軟件中

存在著隱藏的問題

一調(diào)試過程試圖找出產(chǎn)生癥狀的原因，以便改正錯誤

調(diào)武

第1步：確定錯誤的位置（95%工作量）；

第2步：改正錯誤。

Failure（外錯誤）通常是由系統(tǒng)設計產(chǎn)生的.

Fault（故障、內(nèi)錯誤、error>bug）起因于軟件生產(chǎn)

中的人為錯誤.

程序的failure通常有一個清晰的表現(xiàn)特征，但是fault往

往很難被發(fā)現(xiàn)。

調(diào)試過程

Debugging

調(diào)武

■調(diào)試過程總會有以下兩種結(jié)果之一：

-找到了問題的原因并把問題改正和排除掉

-沒找出問題的原因

■猜測一個原因一》用例驗證假設一》重復…

■調(diào)試困難與軟件錯誤的特征：

一癥狀和產(chǎn)生癥狀的原因可能在程序中相距甚遠，緊

耦合的程序結(jié)構(gòu)更加劇了這種情況

-當改正了另一個錯誤之后，癥狀可能暫時消失了。

-癥狀可能實際上并不是由錯誤引起的（例，舍入誤差）

調(diào)武

■調(diào)試困難與軟件錯誤的特征：

-癥狀可能是由不易跟蹤的人為錯誤引起的

-癥狀可能是由定時問題而不是由處理問題引起的。

一可能很難重新產(chǎn)生完全一樣的輸入條件（例如，輸入

順序不確定的實時應用系統(tǒng)）

-癥狀可能時有時無，這種情況在硬件和軟件緊密地

耦合在一起的嵌入式系統(tǒng)中特別常見

一癥狀可能是由分布在許多任務中的原因引起的，這

些任務運行在不同的處理機上

調(diào)武

■調(diào)試技術

-輸出存儲器內(nèi)容(memorydump):

以八進制或十六進制的形式印出存儲器的內(nèi)容。

缺點：

?輸出信息量極大，

不易解讀且大多無用；

?輸出的是程序在某一

時刻的靜態(tài)情況，且

往往不是出錯時的狀態(tài)。

調(diào)武

■調(diào)試技術

一②插入awatchpoints”

（或稱“spypoints"）

■人工插入打印

■缺點：

一改動源代碼，增加了出錯機會；

-打印信息可能太多。

■自動調(diào)試工具

一無須打印額外信息，且不改動源代碼

調(diào)武

■調(diào)試策略

一調(diào)試過程的關鍵不是調(diào)試技術，而是用來推斷錯誤

原因的基本策略。

-主要有：

■試探法，憑經(jīng)驗猜測。

■回溯法：由癥狀最先出現(xiàn)的地方，沿controlflow向回檢查

適用于小型程序。

■對分法：在關鍵點插入變量的正確值

錯誤在前半段

錯誤在后半段

④歸納法：從錯誤癥狀中找出規(guī)律，推斷根源

糾正錯誤

⑤演繹法：普通—特殊

從假設中逐步排除、精化，從而導出錯誤根源

調(diào)武

■在動手改正錯誤之前，軟件工程師應該仔細考

慮下述3個問題：

-是否同樣的錯誤也在程序其他地方存在？

■一個程序錯誤是由錯誤的邏輯思維模式造成的

■而這種邏輯思維模式也可能用在別的地方

■仔細分析這種邏輯模式，有可能發(fā)現(xiàn)其他錯誤

一要進行的修改可能引入的“下一個錯誤”是什么？

■在改正錯誤之前應該仔細研究源程序（最好也研究設計文

檔），以評估邏輯和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的耦合程度

-如果所要做的修改位于程序的高耦合段中，則修改時必須

特別小心謹慎

一為防止今后出現(xiàn)類似的錯誤，應該做什么？

課程內(nèi)容督飆

■第7章：“實現(xiàn)”

一編碼

一軟件測試基礎

一單元測試、集成測試、確認測試

-白盒測試技術

一黑盒測試技術

-調(diào)試

一軟件可靠性

軟件可靠嵯

■基本概念

一軟件可靠性

■軟件可靠性是程序在給定的時間間隔內(nèi)，按照規(guī)

格說明書的規(guī)定成功地運行的概率。

-按照IEEE的規(guī)定

■術語“錯誤”的含義是由開發(fā)人員造成的軟件差

錯(bug)

■術語“故障”的含義是由錯誤引起的軟件的不正

確行為

軟件可靠嵯

■基本概念

-可靠性(Reliability)：程序在給定的時間間隔

內(nèi)，按照說明書的規(guī)定，成功地運行的概率。

-可用性(Usability)：程序在給定的時間點，

按照說明書的規(guī)定，成功地運行的概率。

一正確性(Correctness)：程序的功能正確。

軟件可靠性

設系統(tǒng)故障停機時間為tdl,td2,…；正常運行時間為

%"心…；則系統(tǒng)的“穩(wěn)態(tài)可用性”為

MTTF

Availability=MTTF+MTTR(Shooman