第7章 軟件實(shí)現(xiàn)與測試

軟件工程導(dǎo)論主講：李傳科Tel-mail:lichuanke8815@163.com1海軟院軟件工程系第7講實(shí)現(xiàn)(編碼與測試)7.1編碼7.2軟件測試基礎(chǔ)7.3單元測試7.4集成測試7.5確認(rèn)測試7.6白盒測試技術(shù)7.7黑盒測試技術(shù)7.8調(diào)試2海軟院軟件工程系8.1編碼

編碼就是把軟件設(shè)計(jì)結(jié)果翻譯成用某種程序設(shè)計(jì)語言書寫的程序。

程序設(shè)計(jì)語言分類：機(jī)器語言；匯編語言；高級語言主流程序設(shè)計(jì)語言：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言（C++；C#；Java；VB；Dephi

等）；腳本語言（Javascript；Vbscript；Jsp；Php；Perl；Ruby/Rails；Python等）3海軟院軟件工程系2程序設(shè)計(jì)風(fēng)格（1）源程序文檔化（2）數(shù)據(jù)說明（3）語句結(jié)構(gòu)（4）輸入／輸出方法1、選擇程序設(shè)計(jì)語言4海軟院軟件工程系（1）源程序文檔化1.

標(biāo)識符命名2.

添加注釋3.

程序的視覺組織5海軟院軟件工程系(2)數(shù)據(jù)說明在設(shè)計(jì)階段已經(jīng)確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組織及其復(fù)雜性。在編寫程序時，則需要注意數(shù)據(jù)說明的風(fēng)格。為了使程序中數(shù)據(jù)說明更易于理解和維護(hù)，必須注意以下幾點(diǎn):

a.

數(shù)據(jù)說明的次序應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化。有次序易查閱，能加速測試、調(diào)試和維護(hù)的過程。b.

當(dāng)多個變量名在一個語句中說明時，應(yīng)該按字母順序排列這些變量6海軟院軟件工程系（3）語句構(gòu)造:簡單明了構(gòu)造語句時應(yīng)該遵循的原則是，每個語句都應(yīng)該簡單而直接，不能為了提高效率而使程序變得過分復(fù)雜；也不要刻意追求技巧性，使程序編寫得過于緊湊。

例如：A[I]=A[I]＋A[T]；

A[T]=A[I]－A[T]；

A[I]=A[I]－A[T]；

temp=A[T]；

A[T]=A[I]；

A[I]=temp；7海軟院軟件工程系

下述規(guī)則有助于使語句簡單明了：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(fù)雜的條件測試；盡量減少對“非”條件的測試；

if(!(char＜0||char＞9))

改成

if(char>=0&&char<=9)

避免大量使用循環(huán)嵌套和條件嵌套；利用括號使邏輯表達(dá)式或算術(shù)表達(dá)式的運(yùn)算次序清晰直觀。8海軟院軟件工程系

在設(shè)計(jì)和編寫程序時應(yīng)該考慮下述有關(guān)輸入輸出風(fēng)格的規(guī)則：對所有的輸入數(shù)據(jù)都要進(jìn)行檢驗(yàn)，識別錯誤的輸入，以保證每個數(shù)據(jù)的有效性；檢查輸入項(xiàng)的各種重要組合的合法性，必要時報(bào)告輸入狀態(tài)信息；使得輸入的步驟和操作盡可能簡單，并保持簡單的輸入格式；輸入數(shù)據(jù)時，應(yīng)允許使用自由格式輸入；應(yīng)允許缺省值；（4）輸入輸出9海軟院軟件工程系案例： 案例11963年,美國飛往火星的火箭爆炸,損失$10million。原因:FORTRAN循環(huán)：

DO5I=1,3誤寫為DO5I=1.3

案例2美國迪斯尼公司的獅子王游戲軟件bug 原因：系統(tǒng)兼容性問題 案例3跨世紀(jì)“千年蟲”問題

原因：系統(tǒng)時間計(jì)算缺陷7.2軟件測試基礎(chǔ)軟件缺陷10海軟院軟件工程系如何定義是軟件存在缺陷？ 由于不能報(bào)告沒有看見的問題，因此，沒有看見就不能說存在軟件缺陷！

“一片樹葉飄落在森林中沒有人聽見，眼見為實(shí)11海軟院軟件工程系軟件缺陷的定義：（1）軟件未達(dá)到產(chǎn)品說明書中已經(jīng)標(biāo)明的功能；

（2）軟件出現(xiàn)了產(chǎn)品說明書中指明不會出現(xiàn)的錯誤；

（3）軟件未達(dá)到產(chǎn)品說明書中雖未指出但應(yīng)當(dāng)達(dá)到的目標(biāo)；

（4）軟件功能超出了產(chǎn)品說明書中指明的范圍；

（5）軟件測試人員認(rèn)為軟件難以理解、不易使用，或者最終用戶認(rèn)為該軟件使用效果不良。12海軟院軟件工程系Exchange2000Windows2000項(xiàng)目經(jīng)理25人約250人開發(fā)人員140人約1700人測試人員350人約3200人測試人員/開發(fā)人員5:2約2:1微軟Exchange2000和Windows2000中的人員結(jié)構(gòu)：軟件產(chǎn)品最大的成本是檢測軟件錯誤、修正軟件錯誤的成本。

在整個軟件開發(fā)中，測試的工作量一般占整個項(xiàng)目工作量的40％左右，甚至>=50%。7.2軟件測試基礎(chǔ)13海軟院軟件工程系“證明程序是正確的！”

？測試不能證明軟件是正確的，也不能證明錯誤的不存在；測試階段測試人員設(shè)計(jì)出的一系列測試方案，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！

7.2.1軟件測試的目的14海軟院軟件工程系【定義】：為尋找錯誤而運(yùn)行程序的過程。【成功測試的標(biāo)準(zhǔn)】：能夠發(fā)現(xiàn)錯誤的測試是成功的測試，否則是失敗的測試?！緶y試的目標(biāo)】： （1）預(yù)防錯誤：幾乎不可實(shí)現(xiàn) （2）盡力發(fā)現(xiàn)錯誤軟件測試目標(biāo)：15海軟院軟件工程系(1)所有測試都應(yīng)該能追溯到用戶需求；(2)盡早地完成測試計(jì)劃；(3)軟件測試不等于程序測試；(4)應(yīng)由獨(dú)立的第三方測試機(jī)構(gòu)來構(gòu)造測試；(5)測試用例應(yīng)由輸入數(shù)據(jù)和預(yù)期的輸出結(jié)果兩部分組成，并兼顧合理的輸入和不合理的輸入數(shù)據(jù);(6)窮舉測試是不可能的;(7)程序修改后要回歸測試;(8)應(yīng)長期保留測試用例，直至系統(tǒng)廢棄。7.2.2軟件測試準(zhǔn)則16海軟院軟件工程系軟件缺陷產(chǎn)生的原因其他6%軟件產(chǎn)品說明書（需求）56%設(shè)計(jì)8%編寫代碼30%軟件缺陷產(chǎn)生的原因分布17海軟院軟件工程系窮舉測試實(shí)例:設(shè)程序含5個分支,循環(huán)次數(shù)≤20,從A到B的可能路徑

執(zhí)行時間:設(shè)測試一次需2ms

窮舉測試需5億年.=5+5+..+5+5≈1020121914AB18海軟院軟件工程系4.如何測試？關(guān)鍵技術(shù)

---設(shè)計(jì)測試方案。測試方案

---包括：具體的測試目的，應(yīng)該輸入的測試數(shù)據(jù)和預(yù)期的結(jié)果（測試用例）。不同的測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)程序錯誤的能力差別很大，為了提高測試效率降低測試成本，應(yīng)該選用高效的測試數(shù)據(jù)。因?yàn)椴豢赡苓M(jìn)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變很重要了。19海軟院軟件工程系7.2.3測試方法20海軟院軟件工程系【黑盒法】：如果已經(jīng)知道了產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能，可以通過測試來檢驗(yàn)是否每個功能都能正常使用；只關(guān)心軟件功能是否正確與完善。【白盒法】：如果知道產(chǎn)品的內(nèi)部工作過程，可以通過測試來檢驗(yàn)產(chǎn)品內(nèi)部動作是否按照規(guī)格說明的規(guī)定正常進(jìn)行；只關(guān)心軟件內(nèi)部邏輯實(shí)現(xiàn)是否正確無誤。7.2.3測試方法21海軟院軟件工程系7.2.4測試步驟22海軟院軟件工程系7.3單元（模塊）測試7.3.1測試重點(diǎn)-5個方面

1.模塊接口-對模塊接口傳遞數(shù)據(jù)的正確性測試

2.局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-發(fā)現(xiàn)局部數(shù)據(jù)說明、初始化等錯誤

3.重要的執(zhí)行通路-選擇最具代表性的通路測試

4.出錯處理通路-設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)某鲥e處理通路

5.邊界條件-測試數(shù)據(jù)邊界值 單元測試和編碼屬于軟件過程的同一階段；主要使用白盒測試技術(shù)。23海軟院軟件工程系7.3.2代碼審查

由審查小組(組長，程序設(shè)計(jì)者，程序編寫者，程序測試者),人工測試源程序稱為代碼審查。它是一種非常有效的程序驗(yàn)證技術(shù)，對于典型的程序來說，可以查出30%～70%的邏輯設(shè)計(jì)錯誤和編碼錯誤。單元（模塊）測試方法審查的步驟：小組成員先研究設(shè)計(jì)說明書，力求理解這個設(shè)計(jì)。由設(shè)計(jì)者扼要地介紹他的設(shè)計(jì)。審查會上程序的編寫者逐個語句地解釋是怎樣用程序代碼實(shí)現(xiàn)這個設(shè)計(jì)的。審查會上對照程序設(shè)計(jì)常見錯誤，分析審查這個程序。當(dāng)發(fā)現(xiàn)時，記錄錯誤，繼續(xù)審查。24海軟院軟件工程系7.3.3計(jì)算機(jī)測試

單元測試通常在編碼階段進(jìn)行，使用一些輔助模塊去模擬與被測模塊相聯(lián)系的其他模塊。主要有：驅(qū)動軟件和存根（樁）軟件。驅(qū)動程序：相當(dāng)于調(diào)用被測模塊的“主程序”。(2)

存根（樁）程序：用來代替被測試的模塊所調(diào)用的模塊，也稱為“虛擬子程序”。它使用被它代替的模塊的接口，可能做最少量的數(shù)據(jù)操作，印出對入口的檢驗(yàn)或操作結(jié)果，并且把控制歸還給調(diào)用它的模塊。單元（模塊）測試方法25海軟院軟件工程系 驅(qū)動程序和存根程序是為了進(jìn)行單元測試編寫的測試軟件—只是測試用！輸入的測試數(shù)據(jù)輸出的測試結(jié)果驅(qū)動模塊被測模塊樁模塊1樁模塊2樁模塊326海軟院軟件工程系7.4集成測試集成測試是測試和組裝軟件的系統(tǒng)化技術(shù)，其主要目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)與接口有關(guān)的問題。測試任務(wù): (1)數(shù)據(jù)穿越模塊接口時是否會丟失；

(2)一個模塊是否對另一個模塊產(chǎn)生不利影響；

(3)各子功能組合起來能否達(dá)到預(yù)期的功能；

(4)個別看來是可以接受的誤差積累是否會放大到不能接受的程度；27海軟院軟件工程系集成測試有兩種方法。

1、非漸增式測試方法，即：先分別測試每個模塊，再把所有模塊按設(shè)計(jì)要求放在一起結(jié)合成所要的程序進(jìn)行測試。

2、漸增式測試，即：先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(jìn)行測試，測試完以后再把下一個應(yīng)該測試的模塊結(jié)合進(jìn)來測試。這種每次增加一個模塊的方法實(shí)際上同時完成單元測試和集成測試.

目前在進(jìn)行集成測試時普遍采用漸增式測試方法。7.4集成測試28海軟院軟件工程系漸增方式把模塊結(jié)合到程序中去時，有自頂向下和自底向上兩種集成策略。但在實(shí)踐中常采用混合的策略。7.4.1自頂向下集成7.4.2自底向上集成深度（寬度）優(yōu)先組裝，需要存根程序自底向上組裝，需要驅(qū)動程序29海軟院軟件工程系7.5確認(rèn)測試確認(rèn)測試也稱為驗(yàn)收測試，它的目標(biāo)是驗(yàn)證軟件的有效性。什么是軟件的有效性？7.5.1確認(rèn)測試的范圍7.5.2軟件配置復(fù)查7.5.3Alpha和Beta測試30海軟院軟件工程系7.6黑盒測試技術(shù)如果已經(jīng)知道了產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能，可以通過測試來檢驗(yàn)是否每個功能都能正常使用—稱為黑盒測試?！魴z查程序各功能是否實(shí)現(xiàn)◆性能上是否能夠滿足要求◆又稱為功能測試、數(shù)據(jù)驅(qū)動測試或基于規(guī)格說明的測試?yán)锩嬗惺鞘裁礀|東？31海軟院軟件工程系黑盒測試技術(shù)等價類測試邊界值測試錯誤推測回歸測試7.6黑盒測試技術(shù)-測試用例設(shè)計(jì)32海軟院軟件工程系

1等價類劃分法（等價分配）起因窮舉測試不可能希望達(dá)到測試的完備和無冗余基本思想把所有可能的輸入數(shù)據(jù)(有效的和無效的)劃分成若干個等價的子集(稱為等價類別或等價區(qū)間)，使得每個子集中的一個典型值在測試中的作用與這一子集中所有其它值的作用相同。33海軟院軟件工程系如何劃分等價類？等價類

有效等價類(合理等價類)無效等價類(不合理等價類)

劃分原則

覆蓋：所選類別應(yīng)能覆蓋所有可能的類別不相交：一種取值只測試某一種等價類代表性：取值能代表某一種等價類34海軟院軟件工程系劃分等價類的規(guī)則

0100

有效等價類0≤成績≤100無效等價類成績>100

無效等價類成績<0如果輸入條件規(guī)定了取值范圍，可定義一個有效等價類和兩個無效等價類。規(guī)則1

例:輸入學(xué)生成績，范圍是0～10035海軟院軟件工程系劃分等價類的規(guī)則：如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的個數(shù)，則可定義一個有效等價類和一個無效等價類。規(guī)則2如規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值，且程序?qū)Σ煌斎胫底霾煌幚?，則每個允許的輸入值是一個有效等價類，并有一個無效等價類(所有不允許的輸入值的集合)。規(guī)則3如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)應(yīng)該遵守的規(guī)則，則可以將符合規(guī)則劃分為一個有效的等價類，而將不符合規(guī)則作為一個無效的等價類規(guī)則4如果規(guī)定輸入的數(shù)據(jù)必須是整數(shù)，則可以劃分出正整數(shù)、零、負(fù)整數(shù)等三個有效類

規(guī)則536海軟院軟件工程系根據(jù)等價類設(shè)計(jì)測試用例：形成等價類表，每一等價類規(guī)定一個惟一的編號設(shè)計(jì)一測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未覆蓋的有效等價類，重復(fù)這一步驟，直到所有有效等價類均被測試用例所覆蓋；設(shè)計(jì)一新測試用例，使其只覆蓋一個無效等價類，重復(fù)這一步驟直到所有無效等價類均被覆蓋；步驟37海軟院軟件工程系案例

例:某報(bào)表處理系統(tǒng)要求用戶輸入處理報(bào)表的日期，日期限制在2005年1

月至2011年12月，即系統(tǒng)只能對該段期間內(nèi)的報(bào)表進(jìn)行處理，如日期不在此范圍內(nèi)，則顯示輸入錯誤信息。系統(tǒng)日期規(guī)定由年、月的6位數(shù)字字符組成，前四位代表年，后兩位代表月。如何用等價類劃分法設(shè)計(jì)測試用例,

來測試程序的日期檢查功能？38海軟院軟件工程系步驟1：等價類劃分“報(bào)表日期”輸入條件的等價類表輸入等價類

有效等價類

無效等價類

6位數(shù)字字符(1)有非數(shù)字字符

(4)少于6個數(shù)字字符

(5)多于6個數(shù)字字符

(6)年份范圍在2005～2011之間

(2)小于2005

(7)大于2011

(8)月份范圍在1～12之間(3)小于1

(9)大于12

(10)報(bào)表日期的類型及長度39海軟院軟件工程系(1)6位數(shù)字字符(2)年在2005～2011之間(3)月在1～12之間步驟2：設(shè)計(jì)有效類的測試用例對表中編號為1,2,3的3個有效等價類用一個測試用例覆蓋.

測試數(shù)據(jù)

期望結(jié)果覆蓋范圍200505等價類(1)(2)(3)輸入有效40海軟院軟件工程系步驟3：設(shè)計(jì)無效類的測試用例對上表中每個無效類至少設(shè)計(jì)一個測試用例測試數(shù)據(jù)期望結(jié)果覆蓋范圍001WAY200552005005200405201205200500200513輸入無效輸入無效輸入無效輸入無效輸入無效輸入無效輸入無效等價類(4)等價類(5)等價類(6)等價類(7)等價類(8)等價類(9)等價類(10)不能出現(xiàn)相同的測試用例41海軟院軟件工程系2邊界值分析法被測試子域測試內(nèi)點(diǎn)測試外點(diǎn)邊界值分析法是使用一些輸入/輸出值正好等于、小于或大于邊界值的測試用例對程序進(jìn)行測試。邊界值分析法作為一種測試技術(shù)，通常作為等價分類法的補(bǔ)充基本思想

42海軟院軟件工程系邊界條件類型的確定

如果軟件測試問題包含確定的邊界,那么數(shù)據(jù)類型可能是:數(shù)值字符位置數(shù)量速度地址尺寸……還要考慮數(shù)據(jù)類型的特征:第一個/最后一個最小值/最大值開始/完成空/滿最慢/最快相鄰/最遠(yuǎn)超過/在內(nèi)……43海軟院軟件工程系

3錯誤推測法(errorguessing)列舉出程序可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的特殊情況，并據(jù)此設(shè)計(jì)測試用例。基本思想

輸入數(shù)據(jù)為0或使輸出數(shù)據(jù)為0的輸入最有可能出現(xiàn)錯誤。如果分別使用每組測試數(shù)據(jù)都沒有問題，可以輸入這些數(shù)據(jù)的組合。錯誤的確定44海軟院軟件工程系7.7白盒測試技術(shù)—戴上X光眼睛測試檢查內(nèi)部操作是否按規(guī)定執(zhí)行各功能是否得到充分使用又稱為結(jié)構(gòu)測試、邏輯驅(qū)動測試或基于程序本身的測試如果知道產(chǎn)品的內(nèi)部工作過程，可以通過測試來檢驗(yàn)產(chǎn)品內(nèi)部動作是否按照規(guī)格說明書的規(guī)定正常進(jìn)行

--稱為白盒測試。45海軟院軟件工程系測試方法邏輯覆蓋法基本路徑測試語句覆蓋判斷覆蓋條件覆蓋判定條件覆蓋條件組合覆蓋46海軟院軟件工程系案例：程序流程圖條件：T1：a>1T2：b<2T3：a==3T4：x>3執(zhí)行路徑：L13：p1p3L14：p1p4L23：p2p3L24：p2p447海軟院軟件工程系7.7白盒測試技術(shù)—語句覆蓋設(shè)計(jì)若干個測試用例，運(yùn)行被測試程序，使得每一條可執(zhí)行語句至少執(zhí)行一次。48海軟院軟件工程系輸入預(yù)期輸出通過路徑abcxx31103L24測試用例設(shè)計(jì)案例分析語句覆蓋是最弱的邏輯覆蓋開始a>1ANDb<2a==3ORx>3輸出x=c+1x=x+cFFTTP1P2P3P449海軟院軟件工程系7.7白盒測試技術(shù)—判定覆蓋設(shè)計(jì)若干個測試用例，運(yùn)行所測程序，使程序中每個判斷的取真分支和取假分支至少執(zhí)行一次

（“L24和L13”或者“L23和L14”）50海軟院軟件工程系測試用例設(shè)計(jì)案例分析判定仍然是弱的邏輯覆蓋輸入預(yù)期輸出通過路徑abcxx21307L2442200L1321102L2342145L14開始a>1ANDb<2a==3ORx>3輸出x=c+1x=x+cFFTTP1P2P3P451海軟院軟件工程系7.7白盒測試技術(shù)—條件覆蓋設(shè)計(jì)足夠多的測試用例，運(yùn)行所測程序，使程序中每個判斷的每個條件（T1，T2，T3，T4）的每個可能取值至少執(zhí)行一次。52海軟院軟件工程系測試用例設(shè)計(jì)案例分析條件覆蓋不一定滿足判定覆蓋輸入預(yù)期輸出通過路徑abcxx31307L2412200L1331205L2412145L14開始a>1ANDb<2a==3ORx>3輸出x=c+1x=x+cFFTTP1P2P3P453海軟院軟件工程系7.7白盒測試技術(shù)—判定/條件覆蓋設(shè)計(jì)足夠多的測試用例，運(yùn)行所測程序，使程序中每個判斷的每個條件的每個可能取值至少執(zhí)行一次，并且每個可能的判斷結(jié)果也至少執(zhí)行一次。54海軟院軟件工程系開始a>1ANDb<2a==3ORx>3輸出x=c+1x=x+cFFTTP1P2P3P4測試用例設(shè)計(jì)案例分析能同時滿足判定、條件兩種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)輸入預(yù)期輸出通過路徑abcxx30307L2412200L1355海軟院軟件工程系7.7白盒測試技術(shù)—條件組合覆蓋設(shè)計(jì)足夠多的測試用例，運(yùn)行所測程序，使程序中每個判斷的所有可能的條件取值組合至少執(zhí)行一次

。56海軟院軟件工程系測試用例設(shè)計(jì)案例分析是較好的覆蓋指標(biāo)。但當(dāng)判定表達(dá)式較為復(fù)雜的時