軟件質(zhì)量保證與測(cè)試第9章軟件質(zhì)量與軟件質(zhì)量管理SoftwareQualityAssuranceandTesting9.1軟件缺陷及分類

各種軟件缺陷

軟件當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)的缺陷，可以說(shuō)是各式各樣，首先讓我們通過(guò)一些因缺陷引發(fā)的事故，來(lái)直觀的體驗(yàn)一下軟件缺陷的外在表現(xiàn)和不良后果。

ATM機(jī)“紅包”2009年元旦剛過(guò)，在英國(guó)的曼徹斯特郡，有一臺(tái)ATM機(jī)，人們?nèi)″X的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，實(shí)際出款額是取款額的2倍。許多人聞?dòng)嵹s來(lái)排隊(duì)取款。6小時(shí)內(nèi)被取走了1萬(wàn)英鎊。人們戲稱這是ATM機(jī)在發(fā)“新年紅包”

后經(jīng)查明，故障原因是ATM機(jī)程序缺陷。

各種軟件缺陷全球“千年蟲”問(wèn)題

“千年蟲”可以說(shuō)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)經(jīng)典案例，這里呢我們多花點(diǎn)時(shí)間，來(lái)搞清楚“千年蟲”的前世今生，以及將來(lái)可能的“魅影重現(xiàn)”。

各種軟件缺陷全球“千年蟲”問(wèn)題“千年蟲”問(wèn)題是指在某些使用了計(jì)算機(jī)程序的智能系統(tǒng)（包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)控制芯片等）當(dāng)中，由于只使用兩位十進(jìn)制數(shù)來(lái)表示年份，因此當(dāng)系統(tǒng)涉及到跨世紀(jì)的日期處理運(yùn)算時(shí)就會(huì)出現(xiàn)缺陷的結(jié)果，進(jìn)而引發(fā)各種各樣的系統(tǒng)功能紊亂甚至崩潰。世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)“ENIAC”1946年誕生于美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用兩位數(shù)表示年份時(shí)，實(shí)際上就是默認(rèn)年份的前兩位為“19”，例如，“05”年，表達(dá)的就是1905年。

各種軟件缺陷全球“千年蟲”問(wèn)題但是當(dāng)時(shí)間跨越百年，到了2000年以后，那么“05”到底是“1905”年，還是“2005”年呢？此時(shí)含義就會(huì)出現(xiàn)混淆，而與之相關(guān)的計(jì)算就會(huì)出現(xiàn)缺陷。例如，一個(gè)人的出生年份在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中登記的是80年，現(xiàn)在是00年的，他現(xiàn)在的年齡應(yīng)該是多大呢？如果沒(méi)有預(yù)防措施，而是按照年份相減的方式簡(jiǎn)單計(jì)算的話，那么他的年齡就是-80歲，類似的還有，98年存錢，2000取錢，結(jié)果算出來(lái)的利息是負(fù)數(shù)等等。

各種軟件缺陷全球“千年蟲”問(wèn)題簡(jiǎn)單的說(shuō)，千年蟲是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在日期處理上的一個(gè)缺陷，原因是僅采用2位數(shù)表示年份，當(dāng)進(jìn)入新的世紀(jì)時(shí)，就無(wú)法有效區(qū)分年份，而與之相關(guān)的計(jì)算就會(huì)出現(xiàn)紊亂和缺陷。

各種軟件缺陷00年=全球“千年蟲”問(wèn)題廣泛地講，“千年蟲”還包括以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是在一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)于閏年的計(jì)算和識(shí)別會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，不能把2000年識(shí)別為閏年，即在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的日歷中沒(méi)有2000年2月29日這一天，而是直接由2000年2月28日過(guò)渡到了2000年3月1日；還有就是在一些比較老的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在程序中使用了數(shù)字串99（或99/99等）來(lái)表示文件結(jié)束、永久性過(guò)期、刪除等一些特殊意義的自動(dòng)操作，這樣當(dāng)1999年9月9日（或1999年4月9日即1999年的第99天）來(lái)臨時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在處理到內(nèi)容中有日期的文件時(shí)，就會(huì)遇到99或99/99等數(shù)字串，從而出現(xiàn)將文件誤認(rèn)為已經(jīng)過(guò)期或者將文件刪除等錯(cuò)操作，引發(fā)系統(tǒng)混亂甚至崩潰。

各種軟件缺陷全球“千年蟲”問(wèn)題

據(jù)美國(guó)一家顧問(wèn)公司估計(jì)，全球花在防備千年蟲發(fā)作上的費(fèi)用高達(dá)6000億美元。

各種軟件缺陷

這一估算數(shù)字是否準(zhǔn)確有待考證，但全球?yàn)榇舜筚M(fèi)周章，花費(fèi)巨額成本，卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。下圖為當(dāng)時(shí)的一些新聞報(bào)道。

全球“千年蟲”問(wèn)題

各種軟件缺陷全球“千年蟲”問(wèn)題

各種軟件缺陷

看到“千年蟲”的嚴(yán)重后果，我們不禁要問(wèn)，一開始發(fā)明和使用計(jì)算機(jī)的專家學(xué)者為什么要設(shè)定成用兩位數(shù)來(lái)表示年份呢？原因很簡(jiǎn)單，早期計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的成本很高，如果用四位數(shù)字表示年份，就要多占用存儲(chǔ)器空間，就會(huì)使成本增加，因此為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的編程人員采用兩位數(shù)字表示年份。全球“千年蟲”問(wèn)題

各種軟件缺陷

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，雖然后來(lái)存儲(chǔ)器的價(jià)格降低了，但在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用兩位數(shù)字來(lái)表示年份的做法卻由于慣性而被沿襲下來(lái)，年復(fù)一年，直到新世紀(jì)即將來(lái)臨之際，大家才突然意識(shí)到用兩位數(shù)字表示年份將無(wú)法正確辨識(shí)公元2000年及其以后的年份。1997年，信息界開始拉起了“千年蟲”警鐘，并很快引起了全球關(guān)注。全球“千年蟲”問(wèn)題

各種軟件缺陷

費(fèi)盡周折，雖然有不少“千年蟲”發(fā)作的案例，但總體而言，全球還是平穩(wěn)度過(guò)了2000年。

然而時(shí)間永是流逝，用4位數(shù)表示年份，也不是一勞永逸的，類似的“萬(wàn)年蟲”問(wèn)題就在未來(lái)等著我們，因?yàn)楫?dāng)人類跨越10000萬(wàn)年時(shí)，年份混淆就會(huì)“魅影重現(xiàn)”！我們?cè)賮?lái)看一下其他幾個(gè)軟件缺陷案例。美國(guó)火星氣候軌道探測(cè)器墜毀1998年12月11日，美國(guó)發(fā)射火星氣候軌道探測(cè)器。參與這個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)NASA的工程小組使用的是英制單位，而沒(méi)有采用預(yù)定的公制單位，這造成探測(cè)器的推進(jìn)裝置無(wú)法正常運(yùn)作。正是因?yàn)檫@個(gè)缺陷，1999年探測(cè)器從距離火星表面130英尺的高度垂直墜毀。此項(xiàng)工程成本耗費(fèi)3.27億美元，這還不包括損失的時(shí)間（該探測(cè)器從發(fā)射到抵達(dá)火星將近一年時(shí)間。）

各種軟件缺陷阿麗亞娜5型火箭處女秀發(fā)射悲劇1996年6月4日，阿麗亞娜5型運(yùn)載火箭首次發(fā)射，原計(jì)劃將運(yùn)送4顆太陽(yáng)風(fēng)觀察衛(wèi)星到預(yù)定軌道，但因軟件缺陷引發(fā)的問(wèn)題導(dǎo)致火箭在發(fā)射39秒后偏軌，從而激活了火箭的自我摧毀裝置。阿麗亞娜5型火箭和其搭載的衛(wèi)星在瞬間灰飛煙滅。后來(lái)查明的事故原因是：阿麗亞娜5型的發(fā)射系統(tǒng)代碼直接重用了4型的相應(yīng)代碼，而4型的飛行條件和5型的飛行條件截然不同。此次事故損失3.7億美元。

各種軟件缺陷

有問(wèn)題的軟件、有缺陷的程序可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，那么什么樣的程序是正確的呢？程序的正確性有不同的標(biāo)準(zhǔn)。按照由弱到強(qiáng)，我們可以這樣來(lái)描述程序的正確性

程序正確性程序正確性的不同標(biāo)準(zhǔn)程序編寫得無(wú)語(yǔ)法缺陷程序執(zhí)行中未發(fā)現(xiàn)明顯的運(yùn)行缺陷程序中無(wú)不適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)句程序運(yùn)行時(shí)能通過(guò)典型的有效測(cè)試數(shù)據(jù)，而得到正確的預(yù)期結(jié)果程序運(yùn)行時(shí)能通過(guò)典型的無(wú)效測(cè)試數(shù)據(jù)，而得到正確的結(jié)果程序運(yùn)行時(shí)能通過(guò)任何可能的數(shù)據(jù)，并給出正確結(jié)果弱強(qiáng)程序正確性的標(biāo)準(zhǔn)不同，那么對(duì)應(yīng)的要求就不同，例如程序編寫得無(wú)語(yǔ)法缺陷

——程序通過(guò)編譯即可達(dá)到

............程序運(yùn)行時(shí)能通過(guò)任何可能的數(shù)據(jù)，并給出正確結(jié)果

——這樣的要求要達(dá)到很不容易！甚至可以說(shuō)是無(wú)法保證到達(dá)！程序正確性的不同標(biāo)準(zhǔn)軟件缺陷的分類軟件中的缺陷，按照來(lái)源可以作如下分類：軟件需求缺陷功能和性能缺陷軟件結(jié)構(gòu)缺陷數(shù)據(jù)缺陷軟件實(shí)現(xiàn)和編碼缺陷軟件集成缺陷軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)缺陷測(cè)試定義與測(cè)試執(zhí)行缺陷

為了分析軟件缺陷的來(lái)源，有人做了大量的統(tǒng)計(jì)工作。例如，對(duì)某一個(gè)包含有687,7000行代碼的軟件，在進(jìn)行完單元測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試之后，經(jīng)統(tǒng)計(jì)共發(fā)現(xiàn)缺陷1,6209個(gè)，平均每千行代碼有缺陷2.36個(gè)，將發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行分類，具體情況如下表。軟件缺陷的分類缺陷分類缺陷數(shù)百分比軟件需求缺陷13178.1功能和性能缺陷262416.2軟件結(jié)構(gòu)缺陷408225.2數(shù)據(jù)缺陷363822.4軟件實(shí)現(xiàn)和編碼缺陷16019.9軟件集成缺陷14559.0軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)缺陷2821.7測(cè)試定義與測(cè)試執(zhí)行缺陷4472.8其他類型缺陷7634.7按照缺陷后果的嚴(yán)重程度：較小缺陷中等缺陷較嚴(yán)重缺陷嚴(yán)重缺陷非常嚴(yán)重缺陷最嚴(yán)重缺陷輕重軟件缺陷的分類注意：缺陷本身的