6.1檢驗(yàn)的基本概念6.2軟件評(píng)審6.3測(cè)試的基本概念6.4白盒法6.5黑盒法6.6測(cè)試步驟6.7聯(lián)合測(cè)試6.8系統(tǒng)測(cè)試6.9測(cè)試計(jì)劃習(xí)題六大型軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)經(jīng)歷了需求分析、設(shè)計(jì)和編程三個(gè)階段，近二十年來(lái)，軟件工作者提出了許多方法指導(dǎo)人們?cè)诜治觥⒃O(shè)計(jì)和編程中改進(jìn)軟件的質(zhì)量并盡量避免錯(cuò)誤的產(chǎn)生，本書(shū)前幾章已介紹了這些方法。但是，由于分析、設(shè)計(jì)和編程是由人來(lái)完成的，人在工作中難免會(huì)犯各種各樣的錯(cuò)誤，如在相互交流中產(chǎn)生誤會(huì)，或在表達(dá)中有不精確性等，所以盡管采用了先進(jìn)的方法，軟件中的錯(cuò)誤仍然在所難免，對(duì)于規(guī)模大、復(fù)雜性高的大型軟件系統(tǒng)更是如此。例如本書(shū)中的許多實(shí)例，雖經(jīng)編者反復(fù)檢查，但細(xì)心的讀者仍會(huì)發(fā)現(xiàn)其中存在著錯(cuò)誤，這是不足為怪的。6.1檢驗(yàn)的基本概念據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)素質(zhì)較好的程序員，在他交付的程序中，錯(cuò)誤率為1％，即每100個(gè)語(yǔ)句中約含有一個(gè)錯(cuò)誤；而水平差的程序員，其早期編寫(xiě)的程序中，每個(gè)語(yǔ)句就可能含有一個(gè)甚至兩個(gè)錯(cuò)誤。所以我們必須接受這樣一個(gè)事實(shí)：軟件中存

在著錯(cuò)誤，這是由人類本身能力的局限性造成的，對(duì)此我們不必大驚小怪，或?qū)﹂_(kāi)發(fā)人員、過(guò)多地抱怨或責(zé)備。這是問(wèn)題的一個(gè)方面，另一方面是當(dāng)代計(jì)算機(jī)逐步應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一些重要領(lǐng)域，如銀行管理、經(jīng)濟(jì)決策部門(mén)的信息收集、空中交通管理或核反應(yīng)堆控制等，軟件系統(tǒng)的任何一個(gè)錯(cuò)誤，都可能使財(cái)產(chǎn)，甚至生命遭到慘重?fù)p失，所以人們對(duì)軟件系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求，這就同前面所述的基本事實(shí)構(gòu)成了一對(duì)尖銳的矛盾。

面對(duì)這對(duì)矛盾，人們得出的結(jié)論是：伴隨著軟件的開(kāi)發(fā)，必須在技術(shù)上、管理上采取措施對(duì)軟件進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，正如有了鉛筆就必需有橡皮一樣，檢驗(yàn)是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中不可缺少的部分。檢驗(yàn)的目的在于發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤并及時(shí)糾正。檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)想方設(shè)法，力圖多發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤越多就說(shuō)明檢驗(yàn)的收效越大、越成功。目前軟件檢驗(yàn)的手段有三類，即動(dòng)態(tài)檢查、靜態(tài)檢查和正確性證明。

動(dòng)態(tài)檢查就是指?jìng)鹘y(tǒng)的“測(cè)試”，這種方法是使程序有控制地運(yùn)行，并從多種角度觀察程序運(yùn)行時(shí)的行為，以發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤。

“測(cè)試”是否能夠發(fā)現(xiàn)所有的錯(cuò)誤呢?回答是“不可能”，下面用例子來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。

測(cè)試的關(guān)鍵問(wèn)題是如何設(shè)計(jì)測(cè)試用例，設(shè)計(jì)測(cè)試用例的方法一般有兩類：

·黑盒法。

·白盒法。

如果使用黑盒法，測(cè)試人員將程序看成為一個(gè)“黑盒”，也就是說(shuō)，他不關(guān)心程序內(nèi)部是怎么做的，而只是想檢查程序是否符合它的“功能說(shuō)明”。所以使用黑盒法時(shí)，測(cè)試用例是完全根據(jù)程序的功能說(shuō)明來(lái)設(shè)計(jì)的。如果想用黑盒法發(fā)現(xiàn)程序中所有的錯(cuò)誤，則必須用輸入數(shù)據(jù)的所有可能值來(lái)檢查程序是否都能產(chǎn)生正確的結(jié)果。圖6.1是一個(gè)很簡(jiǎn)單的程序，圖6.1它有兩個(gè)輸入變量X、Y，一個(gè)輸出變量Z。假定程序是在字長(zhǎng)為32位的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，又假定X、Y都是整數(shù)，則輸入數(shù)據(jù)的可能值有

232×232＝264種

如果這個(gè)程序執(zhí)行一次約需一毫秒，那么用所有這些輸入數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)試這個(gè)程序?qū)⑿枰鍍|年!所以要試遍輸入數(shù)據(jù)是不可能的。圖6.1如用白盒法，則需了解程序內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，此時(shí)測(cè)試用例是根據(jù)程序的內(nèi)部邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的。如果想用白盒法發(fā)現(xiàn)程序中所有的錯(cuò)誤，則至少必須使程序中每種可能的路徑都執(zhí)行

一次。

圖6.2是一個(gè)小程序的控制流程圖，這個(gè)程序由一個(gè)循環(huán)語(yǔ)句組成，循環(huán)次數(shù)可達(dá)20次，循環(huán)體中是一組嵌套的IF語(yǔ)句，其可能的路徑有5條，所以從程序的入口A到出口B的路徑數(shù)就達(dá)

520=1014圖6.2如果編寫(xiě)一個(gè)例子，并用它來(lái)測(cè)試這個(gè)程序共花次

5分鐘，則試遍每一條路徑要花十億年!所以同試遍所有的輸入數(shù)據(jù)一樣，要試遍所有的路徑也是不可能的。

使用白盒法時(shí)，還應(yīng)認(rèn)識(shí)到：即使試遍所有的路徑，仍不能保證程序符合它的功能要求，因?yàn)槌绦蛑杏行╁e(cuò)誤是同數(shù)據(jù)有關(guān)的，例如程序錯(cuò)誤地將語(yǔ)句X：=Y+Z編寫(xiě)成X：=Y—Z，但測(cè)試中執(zhí)行該語(yǔ)句時(shí)，變量z的值恰好是零，這個(gè)錯(cuò)誤就不能被發(fā)現(xiàn)。另外，程序中還可能遺漏了某些路徑。上述討論的結(jié)論是：雖然試遍輸入數(shù)據(jù)的可能值比試遍所有路徑更合理些，但是二者都是不可能的，所以無(wú)論測(cè)試時(shí)選用了多少個(gè)例子，它們都僅僅是所有可能的例子中極小的一部分，如果執(zhí)行這些例子的結(jié)果是錯(cuò)的，則說(shuō)明程序中確實(shí)存在錯(cuò)誤；然而如果執(zhí)行這些例子的結(jié)果是正確的，我們并不能認(rèn)為程序中就沒(méi)有錯(cuò)誤了，這就是Dijksrta說(shuō)的：

“測(cè)試只能證明錯(cuò)誤的存在，但不能證明錯(cuò)誤不存在”。靜態(tài)檢查一般是指人工評(píng)審軟件文檔或程序，借以發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤。由于被評(píng)審的文檔或程序不必運(yùn)行，所以稱為是“靜態(tài)”的。人工評(píng)閱的手續(xù)雖然比較簡(jiǎn)單，但事實(shí)證明這是一個(gè)相當(dāng)有效的檢驗(yàn)手段，相當(dāng)比例的錯(cuò)誤往往是通過(guò)評(píng)審發(fā)現(xiàn)的，評(píng)審已成為軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中一項(xiàng)必不可少的質(zhì)量保證措施。

由于人的評(píng)閱能力有限，靜態(tài)檢查顯然不可能發(fā)現(xiàn)所有的錯(cuò)誤。靜態(tài)檢查也可以用計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行，只需開(kāi)發(fā)一些檢查程序，使它們能“閱讀”軟件文檔和程序，并發(fā)現(xiàn)其中某些類型的錯(cuò)誤就可以了。

動(dòng)態(tài)檢查和靜態(tài)檢查的基本問(wèn)題在于不可能說(shuō)明軟件中不存在錯(cuò)誤，人們所能做到的最好結(jié)果只是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，因此自然希望找到某種方法能確切地證明程序是沒(méi)有錯(cuò)誤的，這

就出現(xiàn)了程序正確性的研究領(lǐng)域。

程序證明最常用的方法是歸納斷言法，它對(duì)程序提出一組命題，如能用數(shù)學(xué)方法證明這些命題成立，就可保證程序中不存在錯(cuò)誤，即它對(duì)所有的輸入都會(huì)產(chǎn)生預(yù)期的正確輸出。程序證明是一個(gè)鼓舞人心的想法，它也許對(duì)未來(lái)的軟件開(kāi)發(fā)會(huì)有深遠(yuǎn)影響，但它也是有問(wèn)題的，其一是設(shè)置命題和證明命題需要大量艱苦的腦力勞動(dòng)，其間的公式推導(dǎo)是極其

冗長(zhǎng)的，例如某個(gè)433行ALGOL程序，其證明長(zhǎng)達(dá)46頁(yè)!人們不禁要懷疑這46頁(yè)的證明中是否又會(huì)有錯(cuò)誤呢?其二是究竟什么“錯(cuò)誤”，例如1.3節(jié)提到的美國(guó)woonsocket市計(jì)

算稅率的系統(tǒng)能否算是“正確無(wú)誤”的呢?

總之，正確性證明技術(shù)目前還處于它的早期，近期內(nèi)還不適用于大型軟件系統(tǒng)。測(cè)試、評(píng)審和證明都是卓有成效的，但其功效也是有限的，任一種技術(shù)都不足以保證軟件的質(zhì)量，所以軟件檢驗(yàn)應(yīng)該是一種綜合性的技術(shù)。開(kāi)發(fā)一個(gè)軟件系統(tǒng)時(shí)，這三種技術(shù)

往往都要予以考慮：例如對(duì)系統(tǒng)最關(guān)鍵的核心部分可以采用正確性證明的技術(shù)；開(kāi)發(fā)過(guò)程中每個(gè)階段都要對(duì)交付的文檔進(jìn)行正規(guī)的評(píng)審；程序完成后還要進(jìn)行全面的測(cè)試(已證明

是正確的部分也要進(jìn)行測(cè)試)，只有將三種技術(shù)結(jié)合起來(lái)才有希望獲得質(zhì)量較好的軟件產(chǎn)品(當(dāng)然不能奢望獲得絕對(duì)正確的產(chǎn)品)。檢驗(yàn)工作應(yīng)該由另一個(gè)獨(dú)立部門(mén)(即不負(fù)責(zé)該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的部門(mén))來(lái)主持，因?yàn)闄z驗(yàn)的目的是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，從心理學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，大多數(shù)開(kāi)發(fā)人員不能有效地檢驗(yàn)他們自己設(shè)計(jì)、編

寫(xiě)的軟件；此外，如果開(kāi)發(fā)人員對(duì)問(wèn)題已經(jīng)理解錯(cuò)了，由本人來(lái)檢驗(yàn)顯然不能查出這類錯(cuò)誤。

通常，系統(tǒng)中各個(gè)部件的檢驗(yàn)，可在開(kāi)發(fā)人員間交換進(jìn)行，而整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)審和驗(yàn)收，則應(yīng)由用戶或不參加該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的其他專家來(lái)完成。必須說(shuō)明的是：在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之后，“排錯(cuò)”(即找出錯(cuò)誤的原因并加以糾正)應(yīng)由軟件的作者來(lái)完成。

本節(jié)的結(jié)論是：為了保證軟件質(zhì)量，檢驗(yàn)是極其重要的。遺憾的是我們目前尚未掌握理想的檢驗(yàn)方法，檢驗(yàn)所需開(kāi)支大、難度高，但其效果卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能令人滿意，我們能夠做到的只是在一定的成本和時(shí)間進(jìn)度限制下，盡可能多地發(fā)現(xiàn)一些錯(cuò)誤。因此，在質(zhì)量保證的兩類技術(shù)——事前預(yù)防和事后檢驗(yàn)——之中，我們只能寄希望于前者，也就是說(shuō)，軟件質(zhì)量主要是開(kāi)發(fā)時(shí)決定的，而不是靠檢驗(yàn)來(lái)保證的；開(kāi)發(fā)時(shí)掉以輕心，指望由檢驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)警錯(cuò)誤的僥幸心理是錯(cuò)誤的?，F(xiàn)在，再回顧一下“先苦后甜"的座右銘，讀者也許又有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。6.2.1評(píng)審過(guò)程

對(duì)軟件作靜態(tài)分析的手段之一是人工閱讀文檔或程序，從而發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤，這種技術(shù)稱為評(píng)審(Review)。近年來(lái)的實(shí)踐已證明評(píng)審是一種很有效的技術(shù)，它綜合了技術(shù)性和管理性措施，手續(xù)并不復(fù)雜，難度也不很大，所需開(kāi)支也不高，但效果甚好，專家們已經(jīng)公認(rèn)：正規(guī)的評(píng)審制度對(duì)軟件的成功是絕對(duì)必要的。

6.2軟件評(píng)審評(píng)審的種類很多，包括需求復(fù)查、概要設(shè)計(jì)復(fù)查、詳細(xì)設(shè)計(jì)復(fù)查、程序復(fù)查和走查等等，其正規(guī)化的程度、方式和參加的人員略有不同。本節(jié)就軟件生命期中幾個(gè)主要的評(píng)審活動(dòng)，概括地討論評(píng)審過(guò)程和評(píng)審條款等問(wèn)題。

按照早期的軟件開(kāi)發(fā)模式(圖1.2)，檢驗(yàn)工作是放在程序完成之后進(jìn)行的，所以，軟件錯(cuò)誤要到最后的測(cè)試階段才能發(fā)現(xiàn)(也可能仍然發(fā)現(xiàn)不了)并進(jìn)行糾正，這往往要對(duì)系統(tǒng)作很多的修改才能完成，造成人力、物力上的浪費(fèi)和進(jìn)度上的壓力。近年來(lái)，為了盡早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤盡早糾正，從而達(dá)到降低成本、提高質(zhì)量的目的，人們將評(píng)審工作與開(kāi)發(fā)過(guò)程結(jié)合起來(lái)，使評(píng)審成為每個(gè)階段之后必經(jīng)的一道手續(xù)，這樣的模式可用圖6.3來(lái)說(shuō)明。

圖6.3根據(jù)這一模式，需求分析階段完成后，即對(duì)需求說(shuō)明書(shū)進(jìn)行復(fù)查；設(shè)計(jì)階段完成后，即對(duì)設(shè)計(jì)文檔進(jìn)行復(fù)查；編程后可對(duì)程序進(jìn)行復(fù)查或走查。由于設(shè)計(jì)分為概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)

設(shè)計(jì)兩步，所以其評(píng)審也有兩次，分別在概要設(shè)計(jì)或詳細(xì)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行。復(fù)查的目的是避免錯(cuò)誤傳遞到下一階段。

由于錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)得越早就越易修改，而且副作用亦越小，所以開(kāi)發(fā)活動(dòng)和評(píng)審活動(dòng)并行進(jìn)行是重要的質(zhì)量保證措施之一。需求分析和概要設(shè)計(jì)階段所犯的錯(cuò)誤是二些比較重大的、整體性的錯(cuò)誤，其修改涉及面廣，糾正的代價(jià)較高，相對(duì)地說(shuō)，編程階段的錯(cuò)誤則比較孤立，修改較易。另一方面，由于需求分析和設(shè)計(jì)的結(jié)果是不可執(zhí)行的軟件文檔，其描述方式通常也不是形式化的，所以測(cè)試和證明技術(shù)均無(wú)法使用，只有評(píng)審是唯一可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的手段；而編程的結(jié)果是可以運(yùn)行的程序，此時(shí)，測(cè)試、證明技術(shù)都可用來(lái)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。由于上述兩方面的原因，需求復(fù)查和概要設(shè)計(jì)復(fù)查就特別重要，必須邀請(qǐng)一些資歷較高的專家，以較正規(guī)的方式，慎重、認(rèn)真地進(jìn)行，相比之下，詳細(xì)設(shè)計(jì)復(fù)查和程序復(fù)查則在同事之間相互進(jìn)行檢查就可，其正規(guī)化程度亦可略低。由于評(píng)審的目的是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，為了獲得較好的效果，評(píng)審應(yīng)由開(kāi)發(fā)人員之外的人來(lái)主持，開(kāi)發(fā)人員與評(píng)審人員相互獨(dú)立也是質(zhì)量保證的重要措施之一，評(píng)審人員應(yīng)在軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)、檢驗(yàn)技術(shù)方面均受過(guò)良好的訓(xùn)練，也應(yīng)具有較豐富的實(shí)際開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

需求復(fù)查的參加人員可以包括開(kāi)發(fā)部門(mén)的負(fù)責(zé)人、用戶(包括各個(gè)層次的代表)，熟悉這類應(yīng)用系統(tǒng)的專家和開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)的專家等。

概要設(shè)計(jì)復(fù)查的參加人員可以是開(kāi)發(fā)部門(mén)的負(fù)責(zé)人、用戶(主要是評(píng)審用戶手冊(cè))、以及開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)的專家等。詳細(xì)設(shè)計(jì)復(fù)查和程序復(fù)查可在開(kāi)發(fā)部門(mén)內(nèi)部同事之間交換進(jìn)行。

一般認(rèn)為評(píng)審人員不必太多，3至10人均可，可由開(kāi)發(fā)部門(mén)負(fù)責(zé)人擔(dān)任組長(zhǎng)。

評(píng)審的過(guò)程如下：評(píng)審組長(zhǎng)在評(píng)審會(huì)舉行前1至2周將評(píng)審材料(文檔或程序)發(fā)給評(píng)審員，要求各人仔細(xì)閱讀，評(píng)審員閱畢應(yīng)給評(píng)審組長(zhǎng)一個(gè)書(shū)面通知證實(shí)已讀過(guò)所有材料。

評(píng)審會(huì)上先由材料作者用投影儀、幻燈等設(shè)備介紹情況，通常在作者向評(píng)審員介紹情況時(shí)，他就可能邊講邊發(fā)現(xiàn)材料中的一些錯(cuò)誤。作者介紹之后，評(píng)審員按照評(píng)審條款逐條對(duì)材料進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤和不足之處，評(píng)審條款將在6.2.2中討論。對(duì)評(píng)審會(huì)進(jìn)行的情況應(yīng)有詳細(xì)的記錄，會(huì)議結(jié)束后，組長(zhǎng)應(yīng)交出一份評(píng)審報(bào)告，列出發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤及對(duì)修改工作的具體要求。

評(píng)審會(huì)上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1)必須強(qiáng)調(diào)評(píng)審是針對(duì)軟件文檔，而不是軟件文檔的作者，評(píng)審會(huì)上的發(fā)言除為了修改軟件之外決不作他用(如作為編寫(xiě)人員晉升、調(diào)資的參考)。排除了這類心理障礙，評(píng)審

員才能暢所欲言，發(fā)揮其經(jīng)驗(yàn)、學(xué)識(shí)方面的專長(zhǎng)，取得良好的評(píng)審效果。

2)評(píng)審會(huì)的任務(wù)只是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而不是糾正錯(cuò)誤，糾正錯(cuò)誤一般應(yīng)由軟件作者在會(huì)后再進(jìn)行。

3)為了保證效果，評(píng)審會(huì)不要持續(xù)過(guò)長(zhǎng)，一般認(rèn)為以1～2小時(shí)為宜。如果系統(tǒng)較大，材料較多，評(píng)審可分幾次進(jìn)行。程序走查(CodeWalkThrough)是另一種有效的評(píng)審活動(dòng)。同程序復(fù)查一樣，它也需要先將材料發(fā)給評(píng)審人員，然后召集他們參加會(huì)議，但在會(huì)議上采取的步驟卻有所不同，它

不是按評(píng)審條款逐條檢查程序，所以不要求與會(huì)者充當(dāng)“計(jì)算機(jī)”多與會(huì)者需要攜帶一組典型的測(cè)試用例來(lái)參加會(huì)議，會(huì)上由程序作者在紙上或黑板上“運(yùn)行”每個(gè)測(cè)試用例，即用這些測(cè)試數(shù)據(jù)沿著程序邏輯走一遍，與會(huì)者追蹤程序的狀態(tài)(檢查變量的值)。當(dāng)然，這樣的“運(yùn)行”速度是極慢的，所以測(cè)試用例必須很簡(jiǎn)單，走查的關(guān)鍵在于：以人工“運(yùn)行”作為媒介，通過(guò)他啟發(fā)與會(huì)者向程序員提出種種問(wèn)題，從而發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤。實(shí)際證明，通過(guò)向程序員提出發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤比直接由測(cè)試用例發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤要多。6.2.2評(píng)審條款

評(píng)審的目的在于盡量快、盡量多地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，所以一般的做法是將軟件中常見(jiàn)的備類錯(cuò)誤列成清單，作為評(píng)審條款(Checklist)，評(píng)審會(huì)上按照評(píng)審條款有針對(duì)性地進(jìn)行檢查，就可達(dá)到多快好省的目的。

評(píng)審條款有不同的風(fēng)格，可以是比較原則性的，也可以比較具體，可視評(píng)審員的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣而定。下面是美國(guó)波音計(jì)算機(jī)服務(wù)公司的評(píng)審條款：需求復(fù)查條款：

1)完整性：系統(tǒng)的所有需求是否都寫(xiě)在需求說(shuō)明書(shū)上了?

2)正確性：需求說(shuō)明書(shū)上的每個(gè)條目是否均敘述正確?

3)精確性：需求說(shuō)明書(shū)上的每個(gè)條目是否表達(dá)得確切，而且只有一種解釋?

4)一致性：是否有條目同其他的條目相互沖突?

5)可測(cè)試性：在系統(tǒng)驗(yàn)收時(shí)，是否有界面能夠明確地說(shuō)某個(gè)條目滿足或不滿足?

6)可行性：在已知經(jīng)費(fèi)、進(jìn)度和技術(shù)條件的限制下，每個(gè)條目是否可能實(shí)現(xiàn)?

7)可追蹤性：每個(gè)條目在現(xiàn)實(shí)的用戶環(huán)境中都能找到它的根據(jù)嗎?

8)相關(guān)性：每個(gè)條目是否確與系統(tǒng)的需求相關(guān)?

……

概要設(shè)計(jì)復(fù)查條款：

1)可追溯性：設(shè)計(jì)文檔中的每個(gè)條目是否都能在需求說(shuō)明書(shū)中找到它的根據(jù)?

2)現(xiàn)實(shí)性：設(shè)計(jì)方案是否是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的解決辦法?

3)可維護(hù)性：某個(gè)部分作修改時(shí)是否會(huì)牽涉到許多其他部分?

4)質(zhì)量：設(shè)計(jì)方案是否體現(xiàn)了良好的軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的種種特征?

5)界面：系統(tǒng)各部分之間的界面是否明確定義了?

6)清晰性：設(shè)計(jì)文檔是否表達(dá)得清楚?

7)其他方案：是否已考慮過(guò)其他的設(shè)計(jì)方案?為什么最后選擇了當(dāng)前這個(gè)方案?

可以看出，上面兩個(gè)評(píng)審條款列出了需求分析階段和概要設(shè)計(jì)階段最易犯、最常見(jiàn)的一些錯(cuò)誤和不足之處，所以按照評(píng)審條款進(jìn)行評(píng)審將會(huì)是很有效的。上面兩個(gè)評(píng)審條款的風(fēng)格均是較抽象，較原則性的，也有不少公司采用一些很具體的

評(píng)審條款，如需求評(píng)審條款是：

1)分層數(shù)據(jù)流圖中的父圖和子圖是否平衡?

2)數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)是否守恒?”

3)數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)名在數(shù)據(jù)詞典中是否都已定義了?

4)數(shù)據(jù)詞典中各個(gè)條目同數(shù)據(jù)流圖是否有沖突?

5)每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的值范圍是否都確定了?

6)每個(gè)小說(shuō)明是否表達(dá)得清晰、精確?概要設(shè)計(jì)評(píng)審條款是：

l)是否用了“信息隱蔽”這個(gè)原則？

2)模塊是否具有最大的聚合度?

3)模塊閫耦合度是否最小飛

4)軟件結(jié)構(gòu)的形態(tài)是否合理?

5)輸入和輸出是否平衡?

6)作用范圍是否在控制范圍之內(nèi)?

7)模塊間是否有病態(tài)的聯(lián)系?

8)結(jié)構(gòu)圖中描述的數(shù)據(jù)流是否與數(shù)據(jù)流圖相對(duì)應(yīng)?

9)設(shè)計(jì)方案中是否避免了重復(fù)功能?顯然，評(píng)審條款只能是一種參考，評(píng)審會(huì)上應(yīng)根據(jù)具體情況作增刪。

因篇幅所限，本書(shū)不再列出詳細(xì)設(shè)計(jì)復(fù)查和程序復(fù)查的評(píng)審條款，讀者可參閱參考文獻(xiàn)[1]和[6]。

6.2.3評(píng)審的特點(diǎn)

在實(shí)際使用中，人們發(fā)現(xiàn)，同測(cè)試技術(shù)相比，評(píng)審有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

1)早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤早糾正，所以降低了開(kāi)發(fā)成本。

2)由作者之外的其他人參加，可吸收各家之長(zhǎng)，效果較好。

3)排錯(cuò)比較容易。測(cè)試從跡象斷定錯(cuò)誤存在(如實(shí)際輸出與預(yù)期輸出不符)，再根據(jù)各種現(xiàn)象分析、判斷錯(cuò)誤的原因，這是一個(gè)極其困難的過(guò)程；而評(píng)審是直接檢查軟件文檔本身，當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)(如規(guī)格說(shuō)明書(shū)中有兩條相互沖突)，原因也是顯然的。

4)測(cè)試需對(duì)一個(gè)個(gè)錯(cuò)誤分別進(jìn)行分析、定位，并糾正；而評(píng)審按評(píng)審條款檢查時(shí)，往往可成批地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤(如按需求分析評(píng)審條款查精確性時(shí)，發(fā)現(xiàn)規(guī)格說(shuō)明書(shū)中有5個(gè)條目

的敘述帶有二義性)成批糾正，所以效率較高。

5)測(cè)試發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，程序員心理比較緊張，總是急于排錯(cuò)，而不能冷靜地考慮修改方案，往往錯(cuò)上加錯(cuò)；而評(píng)審安排在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的早期，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，開(kāi)發(fā)人員一般不緊張，可以較全面地權(quán)衡，選擇修改方案。所以，評(píng)審看上去是一種平凡普遍的手續(xù)，似乎比較單調(diào)、枯燥，但其效果卻都是顯著的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在較典型的軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，30％到70％的錯(cuò)誤是通過(guò)評(píng)審發(fā)現(xiàn)的。所以，我們可以得到這個(gè)結(jié)論：正規(guī)的評(píng)審制度對(duì)軟件的成功是絕對(duì)必要的。

當(dāng)然，對(duì)大型系統(tǒng)的大量文檔和程序，憑人工進(jìn)行評(píng)審，其效果還是有限的，部分評(píng)審活動(dòng)完全可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，第十章將介紹具有這類功能的自動(dòng)工具。人們往往有這樣一種錯(cuò)覺(jué)：程序編寫(xiě)出來(lái)以后，研制工作就接近尾聲了，但是事實(shí)并非如此，本書(shū)圖1.3說(shuō)明了研制一個(gè)軟件系統(tǒng)的大部分工作量是花在程序編寫(xiě)出來(lái)之后，即測(cè)試和維護(hù)階段，其中測(cè)試階段的工作量約占開(kāi)發(fā)期的一

半，測(cè)試一個(gè)大型程序系統(tǒng)的難度，可能比設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)還要大。.6.3測(cè)試的基本概念下面先看一個(gè)小程序的測(cè)試工作。

程序TRIANGLE輸入三個(gè)整數(shù)，它們表示一個(gè)三角形的三條邊長(zhǎng)，該程序產(chǎn)生一個(gè)結(jié)果指出該三角形是等腰三角形、等邊三角形還是不等邊三角形(見(jiàn)圖6.4)。圖6.4這個(gè)程序是很簡(jiǎn)短的，有一定經(jīng)驗(yàn)的讀者可能認(rèn)為測(cè)試這個(gè)程序非常容易，可以很自信地隨手寫(xiě)下一些“測(cè)試用的例子”(下面簡(jiǎn)稱“測(cè)試用例”、或“例子”)，例如：

a=3，b=4，c=5

a=5，b=5，c=6

a=6，b=6，c=6

……等

如果對(duì)這些測(cè)試用例，程序都能給出正確的結(jié)果，那么就認(rèn)為程序是正確的了。下面，請(qǐng)這些讀者檢查一下，你選用的測(cè)試用例是否包括了以下一些情況：

1)合理的不等邊三角形(輸入數(shù)據(jù)為1、2、3或2、5、10等不能算這一類)。

2)合理的等邊三角形(輸入數(shù)據(jù)為0、0、0等不能算這一類)。

3)合理的等腰三角形(輸入數(shù)據(jù)為2、2、4等不能算這一類)。

4)等腰三角形的三種排列次序(如3、3、4；3、4、3和4、3、3等)。

5)三個(gè)正數(shù)，其中兩個(gè)之和等于第三個(gè)。

6)第5種情況的三種排列次序(如1、2、3；1、3、2和3、1、2等)。

7)三個(gè)正數(shù)，其中兩個(gè)之和小于第三個(gè)。

8)第7種情況的三種排列次序(如1、2、4；l、4、2和4、1、2等)。

9)輸入數(shù)據(jù)含有零值。

10)輸入數(shù)據(jù)含有負(fù)數(shù)。

11)輸入數(shù)據(jù)含有非整數(shù)值。

12)三個(gè)數(shù)均為零。

13)輸入數(shù)據(jù)不是三個(gè)數(shù)(如只有兩個(gè)輸入數(shù))。實(shí)際調(diào)查說(shuō)明，即使是較有經(jīng)驗(yàn)的軟件人員，在測(cè)試該程序時(shí)往往也只考慮到上述情況中的六七種。上述13種情況是在分析了某些程序員編寫(xiě)的TRIANGLE程序之后，根據(jù)

一些常見(jiàn)的錯(cuò)誤列出的，所以它們確實(shí)是測(cè)試中需要考核的，而不是故意吹毛求疵，此外，還應(yīng)注意到：即使測(cè)試用例中包括了上述13種情況，我們?nèi)圆荒鼙ＷC經(jīng)過(guò)測(cè)試的程序就不再含有其他錯(cuò)誤了。

TRIANGLE一例說(shuō)明了，即使是測(cè)試一個(gè)很小的程序，它也不是輕而易舉的任務(wù)，測(cè)試工作比我們所預(yù)料的要復(fù)雜得多。不難想像，如果要測(cè)試10000個(gè)語(yǔ)句以上的軟件系

統(tǒng)，例如一個(gè)編譯程序或銀行管理系統(tǒng)，將會(huì)是多么困難!

什么是“測(cè)試”?許多人對(duì)它的理解是完全錯(cuò)誤的，這也是測(cè)試工作做得很差的原因之一，例如有人認(rèn)為“測(cè)試的目的是說(shuō)明程序能正確地執(zhí)行它應(yīng)有的功能”，或者“測(cè)試是表明程序中不再含有錯(cuò)誤”等。事實(shí)上，同這些人的理解正好相反，“測(cè)試”是假定程序中存在錯(cuò)誤(這個(gè)假定幾乎對(duì)所有程序都是合理的)，因而想通過(guò)執(zhí)行這個(gè)程序來(lái)發(fā)現(xiàn)盡可能多的錯(cuò)誤。所以“測(cè)試”的恰當(dāng)定義應(yīng)該是“為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序”。這一定義為測(cè)試階段指出了一個(gè)正確的目標(biāo)，這將對(duì)如何成功地進(jìn)行測(cè)試產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響：如果測(cè)試的目標(biāo)是說(shuō)明程序中沒(méi)有錯(cuò)

誤，程序員則會(huì)向著這個(gè)目標(biāo)靠攏，因而下意識(shí)地選用一些不易暴露錯(cuò)誤的測(cè)試用例。但是，如果我們的目標(biāo)是證實(shí)程序中有錯(cuò)誤，程序員就會(huì)選用一些更能暴露錯(cuò)誤的測(cè)試用例。所以這個(gè)定義對(duì)如何設(shè)計(jì)測(cè)試用例、誰(shuí)應(yīng)該參加測(cè)試、誰(shuí)不該參加等一系列問(wèn)題都有很大的影響。

“測(cè)試”是否能夠發(fā)現(xiàn)所有的錯(cuò)誤呢?6.1已指出：“測(cè)試只能證明錯(cuò)誤的存在，但不能證明錯(cuò)誤不存在”。

既然“徹底地測(cè)試”是不可能的，所以測(cè)試階段要考慮的基本問(wèn)題就是“經(jīng)濟(jì)性”了。我們的策略是：在一定的研制時(shí)間、研制經(jīng)費(fèi)的限制下，通過(guò)執(zhí)行有限個(gè)測(cè)試用例，盡可能多發(fā)現(xiàn)一些錯(cuò)誤。那些只能使程序正確地執(zhí)行的測(cè)試用例是沒(méi)有什么意義的，執(zhí)行這些測(cè)試用例只是白白浪費(fèi)時(shí)間和金錢(qián)而已，而能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的測(cè)試用例才是成功的例子。如果將某個(gè)測(cè)試用例發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤看作是它的“產(chǎn)品”，則理想的測(cè)試用例應(yīng)該是“高產(chǎn)”的。顯然，隨意選擇的一組測(cè)試用例不可能是高產(chǎn)的，所以測(cè)試的關(guān)鍵就成為如何設(shè)計(jì)高產(chǎn)的測(cè)試用例了。

下面討論測(cè)試階段應(yīng)注意的一些基本原則：

1)測(cè)試用例應(yīng)該由以下兩部分組成：

·輸入數(shù)據(jù)。

·預(yù)期的輸出結(jié)果。這就是說(shuō)，在執(zhí)行程序之前應(yīng)該對(duì)期望的輸出有很明確的描述，這樣，測(cè)試后就可將程序的輸出同它仔細(xì)地對(duì)照檢查。如果不事先確定預(yù)期的輸出，就可能把似乎是正確而實(shí)際是錯(cuò)誤的結(jié)果當(dāng)成是正確的結(jié)果。

2)不僅要選用合理的輸入數(shù)據(jù)作為測(cè)試用例，還應(yīng)選用不合理的輸入數(shù)據(jù)作為測(cè)試用例。許多人往往只注意前者而忽略了后者。為了提高程序的可靠性，輸入數(shù)據(jù)不合理的

各種情況是應(yīng)該認(rèn)真檢查的，例如測(cè)試程序TRlANGLE時(shí)，就應(yīng)選用“a=1，b=2，c=5”等例子，以便證實(shí)該程序不會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為這是不等邊三角形。

3)除了檢查程序是否做了它應(yīng)做的工作之處，還應(yīng)檢查程序是否還做了它不應(yīng)做的事情。例如除了檢查工資管理程序是否為每個(gè)職工正確地產(chǎn)生一份工資單之外，還應(yīng)檢查它是否還產(chǎn)生了多余的工資單。。

4)應(yīng)該長(zhǎng)期保留所有的測(cè)試用例，直至這個(gè)程序系統(tǒng)被廢棄不用為止。設(shè)計(jì)測(cè)試用例是很費(fèi)人工的，如果將用過(guò)的測(cè)試用例丟棄了，以后一旦需要再測(cè)試這個(gè)程序(例如因?yàn)槌绦騼?nèi)部作了某些修改)就需要再花很多人工，人們往往懶得再次認(rèn)真地設(shè)計(jì)測(cè)試用例，因而“再測(cè)試”很少像初次測(cè)試那樣“徹底”。如果程序的修改使得前面已測(cè)試過(guò)的部分產(chǎn)生了錯(cuò)誤，“再測(cè)試”往往就不能發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤。所以，所有的測(cè)試用例應(yīng)作為軟件的一部分長(zhǎng)期保存下來(lái)，這將為維護(hù)工作提供有利的條件。

最后，再重復(fù)一下本節(jié)的一些重要結(jié)論：

1)測(cè)試是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行某個(gè)程序。

2)測(cè)試不能發(fā)現(xiàn)所有的錯(cuò)誤。

3)測(cè)試的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一組“高產(chǎn)”的測(cè)試用例。測(cè)試是相當(dāng)困難的，它需要有一定的軟件方法來(lái)指導(dǎo)，也需要有軟件工具來(lái)輔助。目前人們對(duì)測(cè)試階段的了解或許比對(duì)其他階段更少，這一階段還有許多問(wèn)題需要研究和探

索，“測(cè)試技術(shù)”正是軟件人員目前熱心研究的課題之一。本章著重討論測(cè)試階段最重要的問(wèn)題——如何設(shè)計(jì)有效的測(cè)試用例6.4和6.5將分別介紹設(shè)計(jì)測(cè)試用例的白盒法和黑盒

法，6.6和6.8討論聯(lián)合測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。這里介紹的方法都有一定程度的試探性，在使用它們時(shí)，測(cè)試人員的經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)造能力仍然是非常重要的。設(shè)計(jì)測(cè)試用例(Testcase)的一類方法是白盒法，它以程序的內(nèi)部邏輯為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)測(cè)試，用例，所以又稱為邏輯覆蓋法。應(yīng)用白盒法時(shí)，手頭必須有程序的規(guī)格說(shuō)明以及程序清單。

白盒法考慮的是測(cè)試用例對(duì)程序內(nèi)部邏輯的覆蓋程度，6.1已指出，最徹底的白盒法爭(zhēng)是覆蓋程序中的每一條路徑，但是由于程序中一般含有循環(huán)，所以路徑的數(shù)目極大，要執(zhí)|行每一條路徑是不可能的，所以我們只能希望覆蓋的程度盡可能高些。6.4白盒法為了衡量測(cè)試的覆蓋程度，需要建立一些標(biāo)準(zhǔn)，目前常用的一些覆蓋標(biāo)準(zhǔn)從低到高分別是：

·語(yǔ)句覆蓋。

·判定覆蓋。

·條件覆蓋。

·判定／條件覆蓋。

·條件組合覆蓋。

6.4.1至6.4.5先介紹這些覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，6.4.6再討論一下應(yīng)用白盒法的實(shí)例。6.4.1語(yǔ)句覆蓋

程序的某次運(yùn)行一般并不能執(zhí)行到其中的每一個(gè)語(yǔ)句，因此，如果某語(yǔ)句中含有一個(gè)錯(cuò)誤，而它在測(cè)試中沒(méi)被執(zhí)行，這個(gè)錯(cuò)誤就不可能被發(fā)現(xiàn)。為了提高發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性，應(yīng)該在測(cè)試時(shí)執(zhí)行程序中的每一個(gè)語(yǔ)句。

“語(yǔ)句覆蓋”是一個(gè)比較弱的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，它的含義是：選擇足夠的測(cè)試用例，使得程序中每個(gè)語(yǔ)句至少都能被執(zhí)行一次。

圖6.5是一個(gè)被測(cè)試的程序，它的源程序是：

PROCEDUREM(VARA，B，X：REAL)；

BEGIN

IF(A~1)AND(B=O)

THENX：=X／A)

IF(A一2)OR(X>1)

THENX：=X+1

END.圖6.5為使程序中每個(gè)語(yǔ)句至少執(zhí)行一次，只需設(shè)計(jì)一個(gè)能通

過(guò)路徑ace的例子就可以了，例如選擇輸入數(shù)據(jù)為：

A=2，B=O，X=3

就可達(dá)到“語(yǔ)句覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)。

從本例可看出，語(yǔ)句覆蓋實(shí)際上是很弱的，如果第一個(gè)

條件語(yǔ)句中的.AND錯(cuò)誤地編寫(xiě)成OR，上面的測(cè)試用例是不

能發(fā)現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤的；又如第二個(gè)條件語(yǔ)句中X>1誤寫(xiě)成X

>0，這個(gè)測(cè)試用例也不能暴露它；此外，沿著路徑礎(chǔ)執(zhí)行

時(shí)，x的值應(yīng)該保持不變，如果這一方面有錯(cuò)誤，上述測(cè)試數(shù)據(jù)也不能發(fā)現(xiàn)它們。6.4.2判定覆蓋

比“語(yǔ)句覆蓋”稍強(qiáng)的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)是“判定覆蓋”(或稱分支覆蓋)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是：執(zhí)行足夠的測(cè)試用例，使和程序中每個(gè)判定至少都獲得一次“真”值和“假”值，或者說(shuō)使得程序中的每一個(gè)分支至少都通過(guò)一次。

對(duì)圖6.5的程序，如果設(shè)計(jì)兩個(gè)例子，使它們能通過(guò)路徑ace和abd，或者通過(guò)路徑a以和abe，就可達(dá)到“判定覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，為此，我們可以選擇輸入數(shù)據(jù)為：

①A=3，B=O，x=1(沿路徑abd執(zhí)行)；

②A=2，B=1，x=3(沿路徑abe執(zhí)行)。程序中含有判定的語(yǔ)句包括lF-THEN-ELSE、DO-wHILE、REPEAT-uNTIL等，除了雙值的判定語(yǔ)句外，還有多值的判定語(yǔ)句，如PASCAL中的CASE語(yǔ)句、FORTRAN中帶有三個(gè)分支的IF語(yǔ)句等。所以“判定覆蓋”更一般的含義是：使得每一個(gè)判定獲得每一種可能的結(jié)果。

“判定覆蓋’’比“語(yǔ)句覆蓋”嚴(yán)格，因?yàn)槿绻總€(gè)分支都執(zhí)行過(guò)了，則每個(gè)語(yǔ)句也就執(zhí)行過(guò)了。但是，“判定覆蓋”還是很不夠的，例如上面兩個(gè)測(cè)試用例未能檢查沿著路徑捌執(zhí)行時(shí)，X的值是否保持不變。6.4.3條件覆蓋

一個(gè)判定中往往包含了若干個(gè)條件，例如圖6.5。的程序中，判定(A>1)AND(B=O)包含了兩個(gè)條件：A>1以及B=0，所以可引進(jìn)一個(gè)更強(qiáng)的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)——“條件覆蓋”。“條件覆蓋”的含義是：執(zhí)行足夠的測(cè)試用例，使得判定中的每個(gè)條件獲得各種可能的結(jié)果。

圖6.5的程序有四個(gè)條件：

A>1、B=0、A=2、X>1為了達(dá)到“條件覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，需要執(zhí)行足夠的測(cè)試用例使得在a點(diǎn)有：

A>1、A≤1、B=0、B≠0

等各種結(jié)果出現(xiàn)，以及在6點(diǎn)有：

A=2、A≠2、X>1、X≤1

等各種結(jié)果出現(xiàn)。

我們只需設(shè)計(jì)以下兩個(gè)測(cè)試用例就可滿足這一標(biāo)準(zhǔn)：

①A=2，B=0，X=4(沿路徑ace執(zhí)行)；

②A=l，B=1，X=1(沿路徑abd執(zhí)行)。雖然同樣只要兩個(gè)測(cè)試用例，但這兩個(gè)測(cè)試用例比642中的兩個(gè)更有效了。

“條件覆蓋”通常比“判定覆蓋”強(qiáng)，因?yàn)樗挂粋€(gè)判定中的每一個(gè)條件都取到了兩個(gè)不同的結(jié)果，而判定覆蓋則不保證這一點(diǎn)。但是也可能有相反的情況，如對(duì)語(yǔ)句

IF(AANDB)THENS

設(shè)計(jì)兩個(gè)測(cè)試用例，使其滿足“條件覆蓋”：即使A為“真”并使B為“假”，以及使A為“假”而且B為“真”，但是這兩個(gè)測(cè)試用例都未能使語(yǔ)句S得以執(zhí)行。又如，對(duì)圖6.5的程序，下面兩個(gè)例子滿足“條件覆蓋”，但不滿足“判定覆蓋”：

①A=1，B=0，X=3

②A=2，B=1，X=1

因?yàn)樗鼈兾茨苁钩绦蛑械谝粋€(gè)判定的結(jié)果為“真”，也未能使第二個(gè)判定的結(jié)果為“假”。6.4.4判斷/條件覆蓋

針對(duì)上面的問(wèn)題引出了另一種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)——“判定/條件覆蓋”，它的含義是：執(zhí)行足夠的測(cè)試用例，使得判定中每個(gè)條件取到各種可能的值，并使每個(gè)判定取到各種可能的結(jié)果。

對(duì)圖6.5的程序，上一節(jié)中的兩個(gè)例子

①A=2，B=O，X=4

②A=1，B=1，X=1

是滿足這一標(biāo)準(zhǔn)的。

“判定／條件覆蓋”似乎是比較合理的，但事實(shí)并非如此，因?yàn)榇蠖鄶?shù)計(jì)算機(jī)不能用一條指令對(duì)多個(gè)條件作出判定，而必須將源程序中對(duì)多個(gè)條件的判定分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單判定，所以較徹底的測(cè)試應(yīng)使每一個(gè)簡(jiǎn)單判定都真正取到各種可能的結(jié)果。圖6.6是由編譯系統(tǒng)產(chǎn)生的圖6.5的目標(biāo)程序。上面的兩個(gè)例子未能使目標(biāo)程序中的每一個(gè)簡(jiǎn)單判定取到各種可能的結(jié)果：它們不能使判定I為“假”也不能使判定K為“真”，其原因在于：含有AND或OR的邏輯表達(dá)式中，某些條件將抑制其他條件，例如邏輯表達(dá)式AANDB，如果A為“假”，目標(biāo)程序就不再檢查條件B了，這樣B中的錯(cuò)誤就發(fā)現(xiàn)不了。上面的討論說(shuō)明了，盡管“判定／條件覆蓋”看起來(lái)能使各種條件取到所有可能的值，但實(shí)際上并不一定能檢查到這樣的程度。圖6.66.4.5條件組合覆蓋

針對(duì)上述問(wèn)題又提出了另一種標(biāo)準(zhǔn)——“條件組合覆蓋”。它的含義是：執(zhí)行足夠的例子，使得每個(gè)判定中條件的各種可能組合都至少出現(xiàn)一次。顯然，滿足“條件組合覆蓋”的測(cè)試用例是一定滿足“判定覆蓋”、“條件覆蓋”和“判定／條件覆蓋”的。再看圖6.5的程序，我們需要選擇適當(dāng)?shù)睦?，使得下?種條件組合都能夠出現(xiàn)：

1)A>1，B=0

2)A>1，B≠0

3)A≤1，B=0

4)A≤1，B≠0

5)A一2，X>1

6)A一2，X≤1

7)A≠2，X>l

8)A≠2，x≤1必須注意到，5)、6)、7)、8)四種情況是第二個(gè)IF語(yǔ)句的條件組合，而x的值在該語(yǔ)句之前是要經(jīng)過(guò)計(jì)算的，所以我們還必須根據(jù)程序的邏輯推算出在程序的入口點(diǎn)x的輸入

值應(yīng)是什么。

下面四個(gè)例子可以使上述8種條件組合至少出現(xiàn)一次：

①A=2，B=0，X=4使1)、5)兩種情況出現(xiàn)；

②A=2，B=1，X=1使2)、6)兩種情況出現(xiàn)；

⑧A=1，B=0，X=2使3)、7)兩種情況出現(xiàn)；

④A=l，B=1，X=1使4)、8)兩種情況出現(xiàn)。細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)，上面四個(gè)例子雖然滿足條件組合覆蓋，但并不能覆蓋程序中的每一條路徑，例如路徑acd就沒(méi)有執(zhí)行。

注意到該程序一共只有四條路徑，就可以看出條件組合覆蓋標(biāo)準(zhǔn)仍然是多么不徹底了。6.4.6實(shí)例——工資管理程序

前幾節(jié)敘述了白盒法的幾種常用覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用白盒法的基本步驟如下：

(1)按照某種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，選擇一組需覆蓋的路徑。

(2)確定覆蓋上述路徑所需的輸入數(shù)據(jù)。

(3)計(jì)算與輸入數(shù)據(jù)相應(yīng)的輸出。

這里每一步都是相當(dāng)困難的，需要人們做大量艱辛的工作。下面以工資管理程序?yàn)槔f(shuō)明白盒法的運(yùn)用過(guò)程。工資管理程序BONUS的輸入數(shù)據(jù)是職員表(EmployeeTable)和部門(mén)表(DepartmentTable)(圖6.7)。職員表由姓名(Name)、職務(wù)(JobCode)、部門(mén)(Dept.)和工資(salary)四項(xiàng)組成，部門(mén)表由部門(mén)(Dept.)和銷售量(sales)兩項(xiàng)組成。程序的功能是：“為銷售量最大的部門(mén)中每一個(gè)職員增加200元工資，但是，如果某個(gè)職員的原有工資已達(dá)15000元，或者

他的職務(wù)是經(jīng)理，則只給他增加100元，如果程序能正常地完成，則輸出出錯(cuò)碼0；如果輸入表格中沒(méi)有任何條目，則輸出出錯(cuò)碼1；如果沒(méi)有職員在部門(mén)表中銷售量最大的部門(mén)中工作，則輸出出錯(cuò)碼2”。

圖6.7表6.l是BONUS的源程序，參數(shù)表中EMPTAB、DEPTTAB分別是職員表和部門(mén)表，ESIZE、DSIZE分別是這兩個(gè)表的長(zhǎng)度，ERRCODE是出錯(cuò)碼。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里略去了說(shuō)明部分和注釋。我們相信這個(gè)程序中含有錯(cuò)誤，所以需要對(duì)它進(jìn)行測(cè)試，這里先用白盒法設(shè)計(jì)測(cè)試用例。

不管采用哪一種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，首先都需列出程序中的判定，所以必須考慮所有的條件句和循環(huán)句。本例中只要輸入表格不空，循環(huán)句總會(huì)經(jīng)歷進(jìn)入循環(huán)體和跳過(guò)循環(huán)體這兩種情況(因?yàn)檠h(huán)終值都大于等于循環(huán)初值)，所以就不必專門(mén)考慮了，需要分析的只是表6.2六個(gè)條件語(yǔ)句中的判定。

一般說(shuō)來(lái)，采用“條件組合覆蓋”效果較好，這里為了作出比較，我們依次采用各種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)(語(yǔ)句覆蓋除外，因?yàn)樗窒蘖?。為了達(dá)到“判定覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，我們需要選擇足夠的測(cè)試用例，使得上述6個(gè)判定都取到兩種結(jié)果，這就需要使表6.3列出的12種情況出現(xiàn)。

圖6.8的兩個(gè)測(cè)試用例可以滿足這一要求，按照6.1指出的原則，每個(gè)測(cè)試用例要說(shuō)明輸入數(shù)據(jù)和期望的輸出結(jié)果(圖中“職務(wù)”一欄，“E”表示是一般職員，“M”表示是經(jīng)理)。圖6.8雖然這兩個(gè)例子滿足“判定覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，但是它們不能發(fā)現(xiàn)程序中許多其他可能的錯(cuò)誤，例如沒(méi)有檢查ERRCODE為0、職員是經(jīng)理、部門(mén)表為“空”等情況。

如果采用“條件覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，則必須使判定中的每一個(gè)條件取到兩種可能的值，這就要使表6.4列出的l6種情況出現(xiàn)。這里可以看出一個(gè)問(wèn)題，盡管圖6.9的測(cè)試用例滿足“條件覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，但是它們可能比圖6.8中滿足“判定覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試用例差，因?yàn)樗鼈儾荒軋?zhí)行每一個(gè)語(yǔ)句(如語(yǔ)句19)，而且它們起的作用也不比圖6.8的測(cè)試用例多許多，如未能使ERRCODE＝0，如果語(yǔ)句2誤寫(xiě)成(ESIZE＝0)AND(DSIZE＝0)，這個(gè)錯(cuò)誤也不能被發(fā)現(xiàn)。使用“判定／條件覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，就可克服圖6.9中例子的弱點(diǎn)，我們需要提供足夠的測(cè)試用例使得所有判定和條件都取到兩個(gè)不同的值，這里只需使圖6.9中的職員JONES為

經(jīng)理，而使LORIN不是經(jīng)理，則判定l6就可取到兩種結(jié)果，語(yǔ)句19因而得以執(zhí)行。

但是這樣做實(shí)際上并不一定比圖6.8的測(cè)試用例好，如果所用的編譯系統(tǒng)將含有“OR”的表達(dá)式處理成：遇到第一項(xiàng)為“真”就不再檢查后面的項(xiàng)，則這樣的兩個(gè)測(cè)試用例并不能檢查到JOB(K)=“M”這一部分。最后我們考慮“條件組合覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，它需要足夠的例子，使得每個(gè)判定中條件的各種組合情況都出現(xiàn)一次。本例中判定6、9、13和21各有兩種組合，判定2和16各有4種組

合。我們可以先選一個(gè)測(cè)試用例使其包含盡可能多的組合情況，再選另一測(cè)試用例使其包含盡可能多的余下的組合情況……，直至得到一組測(cè)試用例能包含所有的組合情況。圖

6.10是滿足“條件組合覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)的一組測(cè)試用例，它比前面幾組測(cè)試用例都全面，這也就說(shuō)明了，我們?cè)谝婚_(kāi)始就應(yīng)采用這個(gè)覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。圖6.10極其重要的一點(diǎn)是：即使是滿足“條件組合覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)的例子(圖6.10)仍不能發(fā)現(xiàn)BONUS中許多其他的錯(cuò)誤，例如沒(méi)有檢查ERRCODE—O的情況，所以如果語(yǔ)句l被遺漏

了就查不出，又如語(yǔ)句l6中l(wèi)5000.00誤寫(xiě)成15000.01也是發(fā)現(xiàn)不了的，或者SALARY(K)≥15000誤寫(xiě)成SALARY(K)>15000也是發(fā)現(xiàn)不了的；又如果BONUS程序沒(méi)有對(duì)部門(mén)表或職員表的最后一行進(jìn)行處理，這個(gè)錯(cuò)誤也不一定能發(fā)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)工資管理程序的討論，可以得到兩點(diǎn)結(jié)論：

·“條件組合覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)比其他標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)越。

·即使達(dá)到任何一種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，其測(cè)試效果仍然是不徹底的，我們還需要用其他的測(cè)試方法(如黑盒法)作補(bǔ)充。設(shè)計(jì)測(cè)試用例的另一種方法是黑盒法。與白盒法不同，黑盒法不關(guān)心程序內(nèi)部的邏輯，而只是根據(jù)程序的功能說(shuō)明來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)試用例。所以，應(yīng)用黑盒法時(shí)，手頭只需有程序

的功能說(shuō)明書(shū)就夠了。

黑盒法有以下幾種：

·等價(jià)分類法。

·邊緣值分析法。

·因果圖法。

·錯(cuò)誤推測(cè)法。

同白盒法一樣，這里沒(méi)有一種方法能提供一組完整的測(cè)試用例，我們必須把各種方法結(jié)合起來(lái)使用。6.5黑盒法6.5.1等價(jià)分類法

6.1已指出，徹底的黑盒法需用所有可能的輸入數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)試某個(gè)程序，這是不可行的，我們只能在輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)子集。因此問(wèn)題就歸結(jié)為如何選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)淖蛹?，使?/p>

可能發(fā)現(xiàn)較多的錯(cuò)誤。

很自然，人們希望所選擇的測(cè)試用例具有“代表性”，即一個(gè)測(cè)試用例可以代表一大類其他的測(cè)試用例，這一想法形成了一種黑盒方法——“等價(jià)分類法”。如果將輸入數(shù)據(jù)的可能值分成若干個(gè)“等價(jià)類”，我們就可以合理地假定：每一類的一個(gè)代表性的值在測(cè)試中的作用等價(jià)于這一類中的其他值，也就是說(shuō)，如果某一類中的一個(gè)測(cè)試用例發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，這一等價(jià)類中的其他測(cè)試用例也能發(fā)現(xiàn)同樣的錯(cuò)誤；反之，如果某一類中的一個(gè)測(cè)試用例沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則這一類中的其他測(cè)試用例也不會(huì)查出錯(cuò)誤(除非

等價(jià)類中的某些測(cè)試用例又屬于另一等價(jià)類，因?yàn)閹讉€(gè)等價(jià)類是可能相交的)。對(duì)程序TRIANGLE來(lái)說(shuō)，它的某一個(gè)“等價(jià)類”可以是“大于零的三個(gè)等值數(shù)”，如果這個(gè)等價(jià)類中的某一測(cè)試用例(如a=b=c=4)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，那么這一等價(jià)類的其他測(cè)試用例(如a=b=c=10、a=b=c=256、……等)也不會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，我們就可以把精力轉(zhuǎn)移到其他方面(即其他等價(jià)類)。用等價(jià)分類法設(shè)計(jì)測(cè)試用例可分兩步進(jìn)行：

·劃分等價(jià)類。

·選擇測(cè)試用例。

下面分別討論這兩步。

1.劃分等價(jià)類

這一步先從程序的功能說(shuō)明中找出一些輸入條件(通常是功能說(shuō)明中的一句話或一個(gè)短語(yǔ))，然后為每個(gè)輸入條件劃分兩個(gè)或更多個(gè)等價(jià)類，此時(shí)可以使用表6.5的表格。該表格中有“不合理等價(jià)類”兩項(xiàng)，“合理等價(jià)類”是指程序的合理輸入數(shù)據(jù)，“不合理等價(jià)類”指所有其他的數(shù)據(jù)(即非法的輸入數(shù)據(jù))，這樣做是符合6.1中指出的第三條基本原則的。劃分等價(jià)類在很大程度上是試探性的，下面幾點(diǎn)可供參考：

1)如果某個(gè)輸入條件說(shuō)明了輸入值的范圍(如“數(shù)據(jù)值”是從1到999)，則可劃分一個(gè)合理等價(jià)類(大于等于1而小于等于999的數(shù))和兩個(gè)不合理等價(jià)類(小于1的數(shù)，以及大

于999的數(shù))。

2)如果某個(gè)輸入條件說(shuō)明了輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)(如每個(gè)學(xué)生可以選修1至3門(mén)課程)，則可劃分一個(gè)合理等價(jià)類(選修l～3門(mén)課程)和兩個(gè)不合理等價(jià)類(沒(méi)選修課程，以及超過(guò)3門(mén)課程)。

3)如果一個(gè)輸入條件說(shuō)明了一個(gè)“必須成立”的情況(如標(biāo)識(shí)符的第一個(gè)字符必須是字母)，則可劃分一個(gè)合理等價(jià)類(第一字符是字母)，和一個(gè)不合理等價(jià)類(第一字符不是

字母)。

4)如果某個(gè)輸入條件說(shuō)明了輸入數(shù)據(jù)的一組可能的值，而且認(rèn)為程序是用不同的方式處理每一種值的(如職稱的輸入值可以是助教、講師、副教授和教授4種)，則可為每一種值劃分一個(gè)合理等價(jià)類(如助教、講師、副教授和教授4種)，并劃分一個(gè)不合理等價(jià)類(上述4種職稱之外的任意值)。

5)如果認(rèn)為程序?qū)床煌姆绞絹?lái)處理某個(gè)等價(jià)類中的各種測(cè)試用例，則應(yīng)將這個(gè)等價(jià)類再分成幾個(gè)更小的等價(jià)類。如上面第4)點(diǎn)就是將一個(gè)合理等價(jià)類又分成助教、講師

等4個(gè)等價(jià)類。

2.選擇測(cè)試用例

這一步又可分三步進(jìn)行：

1)為每個(gè)等價(jià)類編號(hào)。

2)設(shè)計(jì)一個(gè)新的測(cè)試用例，使它能包括盡可能多的尚未被包括的合理等價(jià)類；重復(fù)做這一步，直至這些測(cè)試用例已包括所有的合理等價(jià)類。

3)設(shè)計(jì)一個(gè)新的測(cè)試用例，使它包括一個(gè)(而且僅僅一個(gè))尚未被包括的不合理等價(jià)類，重復(fù)做這一步，直至測(cè)試用例已包括所有的不合理等價(jià)類。必須注意的是，這一步應(yīng)使每個(gè)例子僅包括一個(gè)不合理等價(jià)類。這樣做的原因是：程序中的某些錯(cuò)誤檢測(cè)往往會(huì)抑制其他的錯(cuò)誤檢測(cè)，例如某個(gè)程序的功能說(shuō)明中指出：輸入

數(shù)據(jù)是書(shū)的“類型”(它可以是“精裝”、“平裝”和“線裝”)和書(shū)的“數(shù)量’’(其允許值是l～999)，如果某個(gè)測(cè)試用例中，書(shū)的“類型”是“活頁(yè)”，書(shū)的“數(shù)量”是0，他包括了兩個(gè)不合理的條件(“類型”和“數(shù)量”都不合理)，程序在發(fā)現(xiàn)“類型”不合理之后，可能不會(huì)再去檢查

“數(shù)量”是否合理，因此這一部分程序?qū)嶋H上并沒(méi)有測(cè)試到。假定我們?yōu)镕ORTRAN語(yǔ)言設(shè)計(jì)了一個(gè)編譯系統(tǒng)，現(xiàn)在要測(cè)試該編譯系統(tǒng)中對(duì)DI—MENSION語(yǔ)句作語(yǔ)法檢查的部門(mén)，這一部門(mén)的功能說(shuō)明是：

“DIMENSION語(yǔ)句的形式是：

DIMENSION以[，以]..…·

這里以ad是數(shù)組描述，它的形式是n(d[，d]……)，n是數(shù)組名，d是界偶。數(shù)組名由1至6字母或數(shù)字組成，其中第一個(gè)字符必須是字母。界偶可以有1至7個(gè)，它的形式是[lb：]ub。和ub分別是下界和上界，它們可以是一65534至65535之間的常數(shù)，或者是整數(shù)變量名(但不能是數(shù)組元素名)。如果沒(méi)有l(wèi)b，則認(rèn)為下界是1。ub的值必須大于或等于lb)。如果有l(wèi)b，lb的值可以是負(fù)數(shù)、零或正數(shù)。同其它語(yǔ)句一樣，DIMENSION語(yǔ)句可以連續(xù)幾行。”

使用等價(jià)分類法的第一步是根據(jù)功能說(shuō)明中的輸入條件劃分等價(jià)類，這就得到了表6.6，表格中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是等價(jià)類的編號(hào)。

DIMENSIONA(2)

它包括合理等價(jià)類1、4、7、10、12、l5、24、28、29和40。

還要再設(shè)計(jì)一個(gè)或幾個(gè)例子使它們包括余下的合理等價(jià)類，例如

DIMENSION

A12345(I，9，J4XXXX，65534，1，KLM，100)，

1BBB(一65534：100，0：l000，10：10，1：65535)

這個(gè)例子把余下的合理等價(jià)類都包括了。還需要設(shè)計(jì)一些例子，使每個(gè)例子包含一個(gè)不合理的等價(jià)類，例如：

DIMENSION (3)

DIMENSION

(10) (5)

DIMENSIONA234567(2)(6)

DIMENSIONA

I(2) (9)

DIMENSIONlA(10) (11)

DIMENSIONB (13)

DIMENSIONS(4，4，4，4，4，4，4，4)(14)

DIMENSIONB(4，A(2)) (16)

DIMENSIONB(4，，7) (18)

DIMENSIONC(I.，l0) (20)

DIMENSIONC(10，1J) (23)

DIMENSIOND(一65535：1) (25)

DIMENSIOND(65536) (26)

DIMENSIOND(4：3) (30)

DIMENSIOND(A(2)：4)(36)

DIMENSIOND(.：4)(38)

(右邊括號(hào)內(nèi)的數(shù)是該例子所包含的等價(jià)類之編號(hào))

這樣，共選擇l8個(gè)測(cè)試用例就可以包括所有等價(jià)類。

等價(jià)分類法比隨機(jī)地選擇測(cè)試用例要優(yōu)越得多。這個(gè)方法的缺點(diǎn)是沒(méi)有注意選用某些“高產(chǎn)的”測(cè)試用例，下一節(jié)介紹邊緣值分析法，可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。6.5.2邊緣值分析法

經(jīng)驗(yàn)告訴我們，程序往往在處理邊緣情況時(shí)易犯錯(cuò)誤，所以檢查邊緣情況的測(cè)試用例是比較高效的。這里“邊緣情況”是指輸入等價(jià)類或輸出等價(jià)類邊界上的情況。

邊緣值分析法與等價(jià)分類法的差別在于：

1)邊緣值分析法不是從一個(gè)等價(jià)類中任選一個(gè)例子作代表，而是選一個(gè)或幾個(gè)例子，使得該等價(jià)類的邊界情況成為測(cè)試的主要目標(biāo)。

2)邊緣值分析不僅注意輸入條件，它還根據(jù)輸出的情況(即按輸出等價(jià)類)設(shè)計(jì)測(cè)試用例。

運(yùn)用邊緣值分析法，需要有一定的創(chuàng)造性，以下幾點(diǎn)供使用時(shí)參考：

1)如果某個(gè)輸入條件說(shuō)明了值的范圍，則可選擇一些恰好取到邊界值的例子，另外，再編寫(xiě)一些代表不合理輸入數(shù)據(jù)的例子，它們的值恰好越過(guò)邊界。例如：輸入值的范圍是一1.0至1.0，則可選一1.0、1.0、一1.00l和1.001等例子。

2)如果一個(gè)輸入條件指出了輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，則為最小個(gè)數(shù)、最大個(gè)數(shù)、比最小個(gè)數(shù)少1、比最大個(gè)數(shù)多1、分別設(shè)計(jì)例子。例如：一個(gè)輸入文件可以有1～255個(gè)記錄，則分別

設(shè)計(jì)有0個(gè)、1個(gè)、255個(gè)和256個(gè)記錄的輸入文件。

3)為每個(gè)輸出條件使用上面第1)點(diǎn)。例如：某個(gè)程序的功能是計(jì)算折扣量，最低折扣量是0元，最高折扣量是1050元，則設(shè)計(jì)一些例子，使它們恰好產(chǎn)生0元或1050元的結(jié)果，此外還應(yīng)考慮是否可設(shè)計(jì)結(jié)果為負(fù)值或大于1050元的例子。由于輸入值的邊界并不與輸出值的邊界相對(duì)應(yīng)(例如計(jì)算SIN(X)的程序)，所以要檢查輸出的邊界值不一定可能，要產(chǎn)生輸出值域之外的結(jié)果也不一定可能，盡管如此，考慮

這種情況還是非常值得的。

4)為每個(gè)輸出條件使用上面第2)點(diǎn)。例如一個(gè)情報(bào)檢索系統(tǒng)根據(jù)用戶打入的命令顯示有關(guān)文獻(xiàn)的摘要，但是最多只提供4篇摘要，則可設(shè)計(jì)一些例子，使得程序分別產(chǎn)生0篇、1篇或4篇摘要，并設(shè)計(jì)一個(gè)有可能使程序錯(cuò)誤地顯示5篇摘要的例子。

5)如果程序的輸入和輸出是有序集合(如順序文件、線性表等)，則應(yīng)特別注意集合的第一個(gè)或最后一個(gè)元素。

下面以程序TRIANGLE為例說(shuō)明邊緣值分析法與等價(jià)分類法的差別。程序的功能說(shuō)明中指出了：三個(gè)輸入數(shù)據(jù)表示一個(gè)三角形的三條邊長(zhǎng)，所以其中任意兩個(gè)之和應(yīng)大于第三

個(gè)。如果采用等價(jià)分類法，我們至少可找出兩個(gè)等價(jià)類：一類是滿足上述條件的合理等價(jià)一類，另一類是兩個(gè)輸入數(shù)之和不大于第三個(gè)的不合理等價(jià)類，因此可以設(shè)計(jì)兩個(gè)例子：

①a=3，b=4，c=5

②a=l，b=2，c=4如果程序中將表達(dá)式a+b>c錯(cuò)誤地寫(xiě)成a+b≥c，上述兩個(gè)例子是不能發(fā)現(xiàn)這一錯(cuò)誤的。而采用邊緣值分析法，則會(huì)選擇例子：

a=1,b=2,c=3

從而使上述錯(cuò)誤暴露出來(lái)。所以等價(jià)分類法與邊緣值分析法的主要差別在于：后者是著重檢查等價(jià)類邊界上的情況。最后用一個(gè)實(shí)例說(shuō)明如何使用邊緣值分析法。

程序MTEST的功能是批閱試卷，并產(chǎn)生成績(jī)報(bào)告(試題全是選擇題)。輸入文件的格式見(jiàn)圖6.11，文件中每一個(gè)記錄均由一張80個(gè)字符的卡片組成。第一張卡片是標(biāo)題，其內(nèi)容用于產(chǎn)生成績(jī)報(bào)告的標(biāo)題。后面一組卡片描述了試卷的標(biāo)準(zhǔn)答案，其中每張卡片撮后一個(gè)字符都是“2”。這組卡片的第一張中，第1～3位是試題數(shù)(1～999題)，第10～59位是第1～50題的標(biāo)準(zhǔn)答案(如A、B、C、D等)，后面的卡片在10～59位依次給出第51～100、第101～150題……的標(biāo)準(zhǔn)答案。第三組卡片表示學(xué)生的答卷，其中每張卡片的最后一個(gè)字符是“3”。圖6.11每一個(gè)學(xué)生的第一張卡片中，對(duì)1～9位是學(xué)號(hào)，第10～59位是學(xué)生對(duì)第1～50題的回答，后面卡片的第10～59位依次是這個(gè)學(xué)生對(duì)第5l～100題、第101～150題……的回答。學(xué)生人數(shù)不超過(guò)200人。

程序的輸出是4個(gè)報(bào)告：

1)按學(xué)號(hào)排列的成績(jī)報(bào)告，列出每個(gè)學(xué)生的成績(jī)(百分制)和名次。

2)同第一張報(bào)告類似，但是按成績(jī)排序。

3)平均成績(jī)和標(biāo)準(zhǔn)偏差的報(bào)告。

4)試題分析報(bào)告：按試題號(hào)排序，列出能正確回答該題的學(xué)生百分?jǐn)?shù)。使用邊緣值分析法首先要仔細(xì)閱讀程序的功能說(shuō)明，以便找出輸入條件。

本例中第一個(gè)輸入條件的邊緣值是“空”的輸入文件二第二個(gè)輸入條件是標(biāo)題卡，其邊緣值是沒(méi)有標(biāo)題卡、最短標(biāo)題和最長(zhǎng)標(biāo)題。

下一輸入條件是關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)答案和試題數(shù)的。試題數(shù)的合理等價(jià)類可以是1～999，但考慮到對(duì)第50個(gè)試題，程序要作些特殊處理，所以將這個(gè)等價(jià)類再劃分成1～50題和51～999題更好些。我們可以設(shè)計(jì)試題數(shù)分別為0、1、50、51和999的例子，它們也包括了標(biāo)準(zhǔn)答案卡片數(shù)的邊緣值。另外三個(gè)值得注意的情況是：沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案卡、標(biāo)準(zhǔn)答案卡過(guò)多

和標(biāo)準(zhǔn)答案卡過(guò)少(例如試題數(shù)是60，但標(biāo)準(zhǔn)答案卡卻有三張或只有一張)。至此，我們可以選擇以下一些測(cè)試用例：

1)“空”的輸入文件。

2)沒(méi)有標(biāo)題卡。

3)一個(gè)字符的標(biāo)題。

4)80字符的標(biāo)題。

5)試題數(shù)為l。

6)試題數(shù)為50。

7)試題數(shù)為5l。

8)試題數(shù)為999。

9)試題數(shù)為0。10)試題數(shù)中含有非數(shù)字的字符。

11)標(biāo)題卡后沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案卡。

12)標(biāo)準(zhǔn)答案卡過(guò)多。

13)標(biāo)準(zhǔn)答案卡過(guò)少。

·

下一個(gè)輸入條件與學(xué)生人數(shù)以及學(xué)生的答卷有關(guān)，用邊緣值分析法可以編寫(xiě)下面一些例子：

14)

0個(gè)學(xué)生。

15)

1個(gè)學(xué)生。16)200個(gè)學(xué)生。

17)201個(gè)學(xué)生。

18)有2張標(biāo)準(zhǔn)答案卡，但是某個(gè)學(xué)生只有一張答卷卡。

19)例18)中的學(xué)生是第一個(gè)學(xué)生。

20)例18)中的學(xué)生是最后一個(gè)學(xué)生。

21)有1張標(biāo)準(zhǔn)答案卡，但是某個(gè)學(xué)生有2張答卷卡。

22)例21)中的學(xué)生是第一個(gè)學(xué)生。

23)例21)中的學(xué)生是最后一個(gè)學(xué)生。再考慮輸出的邊緣情況，上面的例子實(shí)際上已包括了一些輸出的邊緣值，如例1)產(chǎn)生“空”的報(bào)告，例14)、15)、16)表示0個(gè)、1個(gè)、200個(gè)學(xué)生等。我們還可再設(shè)計(jì)其他一些

例子：

24)所有學(xué)生的成績(jī)都相等。

25)每個(gè)學(xué)生的成績(jī)都不相等。

26)部分學(xué)生的成績(jī)相等(檢查是否能正確地排名次)。

27)有個(gè)學(xué)生得，0分。

28)有個(gè)學(xué)生得100分。

29)有個(gè)學(xué)生的學(xué)號(hào)取最小值(檢查按學(xué)號(hào)排序是否正確)。

30)有個(gè)學(xué)生的學(xué)號(hào)取最大值。

31)適當(dāng)?shù)膶W(xué)生人數(shù)，使產(chǎn)生的報(bào)告恰好印滿一頁(yè)(檢查是否會(huì)輸出多余的頁(yè))。

32)學(xué)生人數(shù)比例31)再多1個(gè)。

第三個(gè)報(bào)告的邊緣情況是：

33)平均成績(jī)?yōu)?00(所有學(xué)生都得滿分)。

34)平均成績(jī)?yōu)?(所有學(xué)生都得零分)。

35)標(biāo)準(zhǔn)偏差為最大值(一個(gè)學(xué)生得0分，其他學(xué)生都得100分)。

36)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0(所有學(xué)生的成績(jī)都相同)。第四個(gè)報(bào)告的邊緣值是：

37)所有學(xué)生都答對(duì)了試題1。

38)所有學(xué)生都答錯(cuò)了試題1。

39)所有學(xué)生都答對(duì)了最后一題。

40)所有學(xué)生都答錯(cuò)了最后一題。

41)選擇適當(dāng)?shù)脑囶}數(shù)，使第四個(gè)報(bào)告恰好印滿一頁(yè)。

42)試題數(shù)比例41)再多1道。有經(jīng)驗(yàn)的程序員都會(huì)認(rèn)為上述42個(gè)測(cè)試用例可以發(fā)現(xiàn)程序中大部分常見(jiàn)的錯(cuò)誤了，而用隨機(jī)雜湊方式產(chǎn)生的例子就未必能發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤。如果使用得當(dāng)，邊緣值分析法是很

有效的，但是這個(gè)方法雖然表面上看起來(lái)簡(jiǎn)單，然而許多程序的邊緣情況極其復(fù)雜，要找出適當(dāng)?shù)睦舆€是頗費(fèi)心血的。6.5.3因果圖法

等價(jià)分類法和邊緣值分析法的缺點(diǎn)是沒(méi)有檢查各種輸入條件的組合，例如上一節(jié)的程序MTEST應(yīng)該檢查試題數(shù)和學(xué)生人數(shù)的乘積是否超過(guò)了存儲(chǔ)的容量，而用邊緣值分析法

是不能檢查程序在這類問(wèn)題上是否有錯(cuò)誤的。

要檢查輸入條件的組合并非易事，因?yàn)榧词箍梢詫⑤斎霔l件分成等價(jià)類，但它們的組合情況可能極多，如果沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)的方法是難以設(shè)計(jì)測(cè)試用例的。

3.5.3已指出：程序的功能說(shuō)明可以用判定表的形式來(lái)書(shū)寫(xiě)(如該節(jié)討論的“檢查訂購(gòu)單”一例)，這些程序?qū)⒏鶕?jù)輸入條件的組合情況執(zhí)行某些操作。很自然地，我們應(yīng)該為判

定表中的每一列設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試用例，以便檢查程序在輸入條件的某種組合情況下，其操作是否有誤。

因果圖法著重檢查輸入條件的備件組合情況，其基本思想是：從用自然語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的功能說(shuō)明中找出因(輸入條件)和果(輸出或程序狀態(tài)的修改)，通過(guò)畫(huà)因果圖將功能說(shuō)明轉(zhuǎn)換

成一張判定表，然后為判定表的第一列設(shè)計(jì)測(cè)試用例。.6.5.4錯(cuò)誤推測(cè)法

人們也可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或直覺(jué)推測(cè)程序中可能存在的各種錯(cuò)誤，從而有針對(duì)性地編寫(xiě)檢查這些錯(cuò)誤的例子，這就是錯(cuò)誤推測(cè)法。

錯(cuò)誤推測(cè)法沒(méi)有確定的步驟，很大程度上是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。例如輸入數(shù)據(jù)為零或輸出數(shù)據(jù)為零是容易發(fā)生錯(cuò)誤的情況，所以可選擇輸入值為零的例子，以及使輸出值為零的例

子；又如輸入表格為“空”或輸入表格只有一行是較易出錯(cuò)誤的情況，所以可選擇表示這些情況的例子。下面看幾個(gè)例子。

[例1]對(duì)一個(gè)排序程序，我們可以列出以下幾種特別需要檢查的情況：

1)輸入表為空。

2)輸入表中只有一行。

3)輸入表中所有的行都具有相同的值。

4)輸入表已經(jīng)是排序的。

換句話說(shuō)，這幾點(diǎn)正是編程序時(shí)容易忽略的情況，所以應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)檢查。

[例2]對(duì)一個(gè)采用兩分法的檢索程序，可以列出以下這些需要檢查的情況。

1)被檢索的表格只有一行。

2)表格的行數(shù)恰好是2的冪次(如16)。

3)表格的行數(shù)比2的冪次多1或少1(如15、17)。

[例3]對(duì)上一節(jié)的程序MTEST，用錯(cuò)誤推測(cè)法還可設(shè)計(jì)一些例子：

1)這個(gè)程序是否認(rèn)為“空”(即學(xué)生沒(méi)有做某道題)也是一種回答。

2)在答卷卡中又混有標(biāo)準(zhǔn)答案卡。

3)除了標(biāo)題卡之外，還有一些卡片的最后一個(gè)字符既不是“2”又不是“3”。

4)有兩個(gè)學(xué)生的學(xué)號(hào)相同。

5)試題數(shù)為負(fù)值。6.5.5綜合策略

6.4和6.5分別介紹了設(shè)計(jì)測(cè)試用例的白盒法和黑盒法，這些方法各有長(zhǎng)處和短處，每種方法都可提供一組有用的測(cè)試用例，這組測(cè)試用例容易發(fā)現(xiàn)某種類型的錯(cuò)誤，但不易

發(fā)現(xiàn)其他類型的錯(cuò)誤，然而沒(méi)有一種方法能提供一組“完整的”測(cè)試用例。

為了檢驗(yàn)各種測(cè)試方法的實(shí)際效果，IBM公司的Myers曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)試驗(yàn)，請(qǐng)一些軟件專家測(cè)試一個(gè)PL／I程序，該程序長(zhǎng)度為70行，已知其中至少有15個(gè)錯(cuò)誤；軟件專家共59人，每人都有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，平均工齡11年(最短7年，最長(zhǎng)20年)。

Myers將專家分為3組，第1組采用白盒法，即為他們提供程序的功能要求及程序清單，請(qǐng)他們用計(jì)算機(jī)測(cè)試；第2組用黑盒法，即只提供程序的功能要求，請(qǐng)他們上機(jī)測(cè)試；

第3組用評(píng)審的方法，即提供程序功能要求和程序清單，請(qǐng)他們?cè)u(píng)閱程序。3組人員均無(wú)測(cè)試時(shí)間的限制。這個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果是：每個(gè)專家平均發(fā)現(xiàn)5.1個(gè)錯(cuò)誤，成績(jī)最好的發(fā)現(xiàn)9個(gè)錯(cuò)誤，最差的發(fā)現(xiàn)1個(gè)錯(cuò)誤，3個(gè)小組的情況大致相同。

從這個(gè)試驗(yàn)可以得出兩個(gè)結(jié)論：

1)運(yùn)用目前的測(cè)試手段，其效果是很有限的。.

2)評(píng)審法、白盒法和黑盒法的效果是相近的。

開(kāi)發(fā)實(shí)際系統(tǒng)時(shí)，為了較全面而嚴(yán)格地進(jìn)行檢驗(yàn)，必須綜合運(yùn)用前面介紹的各種方法，下面繼續(xù)以程序BONUS為例說(shuō)明之。

6.4.6用白盒法為程序BONUS設(shè)計(jì)了4個(gè)測(cè)試用例，這4個(gè)測(cè)試用例是不夠的，現(xiàn)在我們?cè)儆煤诤蟹ㄑa(bǔ)充一些測(cè)試用例。

從BONUS的功能說(shuō)明可看出，該例不必檢查輸入條件的組合情況，所以不需要用因果圖法，這里我們先用邊緣值分析法。該程序中輸入的邊緣情況有：

1)EMPTAB具有1個(gè)記錄。

2)EMPTAB具有最大個(gè)數(shù)的記錄(女1365535個(gè)記錄)。

3)EMPT.AB具有零個(gè)記錄。

4)DEPTTAB具有1個(gè)記錄。

5)DEPTTAB具有65535個(gè)記錄。

6)DEPTTAB具有零個(gè)記錄。

7)銷售量最大的部門(mén)有1個(gè)職員。

8)銷售量最大的部門(mén)有65535個(gè)職員。

9)銷售量最大的部門(mén)沒(méi)有職員。

10)所有部門(mén)的銷售量相等。

11)DEPTTAB中，第一個(gè)部門(mén)的銷售量最大。

12)DEPTTAB中，最后一個(gè)部門(mén)的銷售量