軟件維護(hù)課件

第七章軟件維護(hù)

一、復(fù)習(xí)要求

1.了解軟件質(zhì)量定義和軟件質(zhì)量度量。

2.了解軟件維護(hù)的類型與策略。

3.了解軟件維護(hù)的過程與管理方法。

4.了解可維護(hù)性的概念。

5.了解提高可維護(hù)性的方法。

6.了解軟件逆向工程與再工程的概念

二、內(nèi)容提要

1.軟件質(zhì)量的概念

(1)軟件質(zhì)量的定義

關(guān)于軟件質(zhì)量的定義，曾給出過多種定義。

■ANSI/IEEEStd729-1983定義軟件質(zhì)量為“與軟件產(chǎn)品滿足規(guī)定的和隱含的需求的能

力有關(guān)的特征或特性的全體”。

■M.J.Fisher定義軟件質(zhì)量為“所有描述計(jì)算機(jī)軟件優(yōu)秀程度的特性的組合”。

也就是說，為滿足軟件的各項(xiàng)精確定義的功能、性能需求，符合文檔化的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，需

要相應(yīng)地給出或設(shè)計(jì)一些質(zhì)量特性及其組合，作為在軟件開發(fā)與維護(hù)中的重要考慮因素。如

果這些質(zhì)量特性及其組合都能在產(chǎn)品中得到滿足，則這個(gè)軟件產(chǎn)品質(zhì)量就是高的。

軟件質(zhì)量反映了以下三方面的問題：

■軟件需求是度量軟件質(zhì)量的基礎(chǔ)。不符合需求的軟件就不具備質(zhì)量。

?規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)定義了一組開發(fā)準(zhǔn)則，用來指導(dǎo)軟件人員用工程化的方法來開發(fā)軟件。

如果不遵守這些開發(fā)準(zhǔn)則，軟件質(zhì)量就得不到保證。

-往往會(huì)有一些隱含的需求沒有顯式地提出來。如軟件應(yīng)具備良好的可維護(hù)性。如果軟

件只滿足那些精確定義了的需求而沒有滿足這些隱含的需求，軟件質(zhì)量也不能保證。

軟件質(zhì)量是各種特性的復(fù)雜組合。它隨著應(yīng)用的不同而不同，隨著用戶提出的質(zhì)量要求

不同而不同。因此，有必要討論各種質(zhì)量特性，以及評(píng)價(jià)質(zhì)量的準(zhǔn)則，還要介紹為保證質(zhì)量

所進(jìn)行的各種活動(dòng)。

(2)軟件質(zhì)量特性與質(zhì)量模型

軟件質(zhì)量特性，反映了軟件的本質(zhì)。討論一個(gè)軟件的質(zhì)

量，問題最終要?dú)w結(jié)到定義軟件的質(zhì)量特性。而定義一個(gè)軟

件的質(zhì)量，就等價(jià)于為該軟件定義一系列質(zhì)量特性。

人們通常把影響軟件質(zhì)量的特性用軟件質(zhì)量模型來描

述。已有多種有關(guān)軟件質(zhì)量模型的方案。它們共同的特點(diǎn)是:

把軟件質(zhì)量特性定義成分層模型。最基本的叫做基本質(zhì)量特

圖7.1McCall質(zhì)量模型框架

1

性，它可以由一些子質(zhì)量特性定義和度量。子質(zhì)量特性在必要時(shí)又可由它的一些子質(zhì)量特性

定義和度量。

早在1976年，山Boehm等提出軟件質(zhì)量模型的分層方案。1979年McCall等人改進(jìn)Boehm

質(zhì)量模型又提出了一種軟件質(zhì)量模型。模型的三層次式框架如圖7.1所示。質(zhì)量模型中的質(zhì)

量概念基于11個(gè)特性之上。而這11個(gè)特性分別面向軟件產(chǎn)品的運(yùn)行、修正、轉(zhuǎn)移。它們與

特性的關(guān)系如圖7.2所示。McCall等認(rèn)為，特性是軟件質(zhì)量的反映，軟件屬性可用做評(píng)價(jià)準(zhǔn)

則，定量化地度量軟件屬性可知軟件質(zhì)量的優(yōu)劣。

正確性可靠性效率可使用性完整性

圖7.2McCall軟件質(zhì)量模型

McCall等人的質(zhì)量特性定義如下:

正確性在預(yù)定環(huán)境下，軟件滿足設(shè)計(jì)規(guī)格說明及用戶預(yù)期目標(biāo)的程度。它要求軟件本身沒

____________有錯(cuò)誤。__________________________________________________________________

可靠性軟件按照設(shè)計(jì)要求，在規(guī)定時(shí)間和條件下不出故障，持續(xù)運(yùn)行的程度。____________

效率為了完成預(yù)定功能，軟件系統(tǒng)所需的計(jì)算機(jī)資源的多少。

完整性為某一口的而保護(hù)數(shù)據(jù)，避免它受到偶然的或右意的破壞、改動(dòng)或遺失的能力。

可使用性對(duì)于一個(gè)軟件系統(tǒng)，用戶學(xué)習(xí)、使用軟件及為程序準(zhǔn)備輸入和解釋輸出所需工作量

的大小。

可維護(hù)性為滿足用戶新的要求，或當(dāng)環(huán)境發(fā)生了變化，或運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了新的錯(cuò)誤時(shí)，對(duì)一個(gè)

____________已投入運(yùn)行的軟件進(jìn)行相應(yīng)診斷和修改所需工作量的大小。______________________

可測(cè)試性測(cè)試軟件以確保其能夠執(zhí)行預(yù)定功能所需工作量的大小。________________________

靈活性修改或改進(jìn)一個(gè)已投入運(yùn)行的軟件所需工作量的大小。

可移植性將一個(gè)軟件系統(tǒng)從一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或環(huán)境移植到另一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或環(huán)境中運(yùn)行時(shí)

所需工作量的大小。

可復(fù)用性一個(gè)軟件（或軟件的部件）能再次用于其它應(yīng)用（該應(yīng)用的功能與此軟件或軟件部件

的所完成的功能有關(guān)）的程度。

互連性又稱相互操作性。連接一個(gè)軟件和其它系統(tǒng)所需工作量的大小。如果這個(gè)軟件要聯(lián)

網(wǎng)或與其它系統(tǒng)通信或要把其它系統(tǒng)納入到自己的控制之下，必須有系統(tǒng)間的接口，

________使之可以聯(lián)結(jié)。____________________________________________________________

對(duì)以上各個(gè)質(zhì)量特性直接進(jìn)行度量是很困難的，有些情況下甚至是不可能的。因此,

McCall定義了?些評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，使用它們對(duì)反映質(zhì)量特性的軟件屬性分級(jí)，以此來估計(jì)軟件質(zhì)

量特性的值。軟件屬性一般分級(jí)范圍從0（最低）到10（最高）。各評(píng)價(jià)準(zhǔn)則定義如下。

可跟蹤性在特定的開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境下跟蹤設(shè)計(jì)表示或?qū)嶋H程序部件到原始需求的（可追溯）能

________生________________________________________________

完備性軟件需求充分實(shí)現(xiàn)的程度。__________________________________________________

一致性在整個(gè)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程中技術(shù)與記號(hào)的統(tǒng)一程度。

安全性防止軟件受到意外的或蓄意的存取、使用、修改、毀壞，或防止泄密的程度。

2

容錯(cuò)性系統(tǒng)出錯(cuò)(機(jī)器臨時(shí)發(fā)生故障或數(shù)據(jù)輸入不合理)時(shí)，能以某種預(yù)定方式，做出適當(dāng)

處理，得以繼續(xù)執(zhí)行和恢復(fù)系統(tǒng)的能力。它又稱健壯性。

準(zhǔn)確性能達(dá)到的計(jì)算或控制精度。它又稱精確性。

簡(jiǎn)單性在不復(fù)雜、可理解的方式下，定義和實(shí)現(xiàn)軟件功能的程度。

執(zhí)行效率為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能，提供使用最少處理時(shí)間的程度。

存儲(chǔ)效率為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能，提供使用最少存儲(chǔ)空間的程度。

存取控制軟件對(duì)用戶存取權(quán)限的控制方式達(dá)到的程度。

存取審杳軟件對(duì)用戶存取權(quán)限的檢行程度。

操作性操作軟件的難易程度。它通常取決于與軟件操作有關(guān)的操作規(guī)程，以及是否提供有

用的輸入/輸出方法。

易訓(xùn)練性軟件輔助新的用戶使用系統(tǒng)的能力。這取決于是否提供幫助用戶熟練掌握軟件系統(tǒng)

的方法。它又稱可培訓(xùn)性或培訓(xùn)性。

簡(jiǎn)明性軟件易讀的程度。這個(gè)特性可以幫助人們方便地閱讀本人或他人編制的程序和文檔。

它又稱可理解性。

模塊獨(dú)立軟件系統(tǒng)內(nèi)部接口達(dá)到的高內(nèi)聚、低耦合的程度。

性

自描述性對(duì)軟件功能進(jìn)行自我說明的程度。亦稱自含文檔性。

結(jié)構(gòu)性軟件能達(dá)到的結(jié)構(gòu)良好的程度.

文檔完備軟件文檔齊全、描述清楚、滿足規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)的程度。

性

通用性軟件功能覆蓋面寬廣的程度。

可擴(kuò)充性軟件的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和過程設(shè)計(jì)的可擴(kuò)充的程度0

可修改性軟件容易修改，而不致于產(chǎn)生副作用的程度。

自檢性軟件監(jiān)測(cè)自身操作效果和發(fā)現(xiàn)自身錯(cuò)誤的能力，又稱工具性。

機(jī)器獨(dú)立不依賴于某個(gè)特定設(shè)備及計(jì)算機(jī)而能工作的程度，又稱硬件獨(dú)立性。

性

軟件獨(dú)立軟件不依賴于非標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言特征、操作系統(tǒng)特征，或其它環(huán)境約束，僅靠自

性身能實(shí)現(xiàn)其功能的程度，又稱自包含性。

通信共享使用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議、接口和帶寬的標(biāo)準(zhǔn)化的程度。

性

數(shù)據(jù)共享使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型的程度。

性

通信性提供有效的I/o方式的程度。

正確性和容錯(cuò)性是相互補(bǔ)充的。正確的程序不一定是可容錯(cuò)的程序。反過來，可容錯(cuò)的

程序不一定是完全正確的程序。我們要求個(gè)可靠的軟件應(yīng)當(dāng)在正常的情況下能夠正確地工

作；而在意外的情況下，也能做出適當(dāng)?shù)奶幚?，隔離故障，盡快地恢復(fù)。這才是一個(gè)好的程

序。此外，有人在靈活性中加了一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，叫做“可重配置特性”，它是指軟件系統(tǒng)本身

各部分的配置能按用戶要求實(shí)現(xiàn)的容易程度。在簡(jiǎn)明性中也加了一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，即“清晰性”,

它是指軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部接口要清晰，人一機(jī)界面要清晰。

(3)ISO的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

ISO/IEC9126-1991標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的軟件質(zhì)量模型由三層組成。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，三層次中的

第一層為稱為質(zhì)量特性，第二層稱為質(zhì)量子特性，第三層稱為度量。如圖7.3所示。該標(biāo)準(zhǔn)

定義了6個(gè)質(zhì)量特性，即功能性、可靠性、可維護(hù)性、效率、可使用性、可移植性；并推薦

了21個(gè)子特性，如適合性、準(zhǔn)確性、互操作性、依從性、安全性、成熟性、容錯(cuò)性、易恢復(fù)

3

性、易理解性、易學(xué)習(xí)性、易操作性、時(shí)間特性、資源特性、易分析性、易變更性、穩(wěn)定性、

易測(cè)試性、適應(yīng)性、易安裝性、遵循性、易替換性，但不做為標(biāo)準(zhǔn)。用于評(píng)價(jià)質(zhì)量子特性的

度量沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，由各使用單位視實(shí)際情況制定。

(4)軟件質(zhì)量特性之間的競(jìng)爭(zhēng)

在軟件的質(zhì)量特性與質(zhì)量特性之間、質(zhì)量特性與子特性之間存在著有利影響和不利影

響，若用表示該質(zhì)量特性對(duì)質(zhì)量特性有有利影響；用“▽”表示該質(zhì)量特性對(duì)質(zhì)量特

性有不利影響。則有下面表7』所示的關(guān)系。例如，由于效率的要求，應(yīng)盡可能采用匯編語(yǔ)

言。但是用匯編語(yǔ)言編制出的程序，可靠性、可移植性以及可維護(hù)性都很差。在進(jìn)行軟件質(zhì)

量設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮利弊，全面權(quán)衡，根據(jù)質(zhì)量需求，適當(dāng)合理地選擇/設(shè)計(jì)質(zhì)量特性，并

進(jìn)行評(píng)價(jià)。

質(zhì)量特性質(zhì)量子特性度量

適合性

準(zhǔn)確性

功能性互操作性

依從性

安全性

成熟性度

量

可靠性容錯(cuò)性

易恢復(fù)性由

軟

使

件易理解性

質(zhì)用

可使用性易學(xué)習(xí)性

量

易操作性單

時(shí)間特性位

效率

資源特性自

易分析性行

穩(wěn)定性

可維護(hù)性

易變更性

易測(cè)試性

適應(yīng)性

易安裝性

可移植性

遵循性

易替換性

圖7.3ISO軟件質(zhì)量度量模型

表7.1各質(zhì)量特性與質(zhì)量特性之間的關(guān)系

功能性可靠性可使用性效率可維護(hù)性可移植性

功能性△△

可靠性V△

可使用性V△△

效率VVV

可維護(hù)性△V△

可移植性VV

4

(5)質(zhì)量活動(dòng)

產(chǎn)品的高質(zhì)量將導(dǎo)致成本的下降。質(zhì)量活動(dòng)開始于20世紀(jì)40年代E.EdwardsDeming

的開創(chuàng)性工作，由日本人發(fā)揚(yáng)廣大，他們開發(fā)了一種系統(tǒng)化的方法以從根本上消除造成產(chǎn)品

缺陷的原因。1970年代到1980年代，他們的工作移植到西方，稱為“全面質(zhì)量管理(TQC)”。

該活動(dòng)采用的是4個(gè)步驟的過程：

①開展：是一個(gè)連續(xù)的過程改進(jìn)體系，其目的是開發(fā)一個(gè)看得見的可重復(fù)的和可度量

的過程；

②當(dāng)然的質(zhì)量：只有在前?步完成之后才可啟動(dòng)。這一步將檢查影響過程的無形因素,

并優(yōu)化這些因素對(duì)過程的影響。例如，軟件過程可能受到高層職員流動(dòng)的影響，而這又是由

于公司內(nèi)部不斷重組引起的。公司組織的穩(wěn)定對(duì)于軟件質(zhì)量的提高有很大幫助，因此在這一

步可以對(duì)公司的重組提出建議。

③感性：意指“第五感覺”。這一步從過程轉(zhuǎn)到用戶身上。通過檢查用戶使用軟件產(chǎn)品

的情況，改進(jìn)產(chǎn)品本身，并(潛在地)改進(jìn)軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。

④有魅力的質(zhì)量：通過觀察產(chǎn)品在市場(chǎng)上的使用，尋找產(chǎn)品在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的方向，

從而開發(fā)出有預(yù)見性的新產(chǎn)品。

2.軟件維護(hù)的概念

(1)軟件維護(hù)的定義

我們稱在軟件運(yùn)行/維護(hù)階段對(duì)軟件產(chǎn)品所進(jìn)行的修改就是所謂的維護(hù)。要求進(jìn)行維護(hù)

的原因多種多樣，歸結(jié)起來有三種類型：

■改正在特定的使用條件下暴露出來的一些潛在程序錯(cuò)誤或設(shè)計(jì)缺陷；

■因在軟件使用過程中數(shù)據(jù)環(huán)境發(fā)生變化或處理環(huán)境發(fā)生變化，需要修改軟件以適應(yīng)這

種變化。

■用戶和數(shù)據(jù)處理人員在使用時(shí)常提HI改進(jìn)現(xiàn)有功能，增加新的功能，以及改善總體性

能的要求，為滿足這些要求，就需要修改軟件把這些要求納入到軟件之中。

由這些原因引起的維護(hù)活動(dòng)可以歸為以下幾類：

①改正性維護(hù)

在軟件交付使用后，必然會(huì)有一部分隱藏的錯(cuò)誤被帶到運(yùn)行階段來。這些隱藏下來的錯(cuò)

誤在某些特定的使用環(huán)境下就會(huì)暴露出來。為了識(shí)別和糾正軟件錯(cuò)誤、改正軟件性能上的缺

陷、排除實(shí)施中的誤使用，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行的診斷和改正錯(cuò)誤的過程，就叫做改正性維護(hù)。

②適應(yīng)性維護(hù)

隨著計(jì)算機(jī)的匕速發(fā)展，外部環(huán)境(新的硬、軟件配置)或數(shù)據(jù)環(huán)境(數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)格式、

數(shù)據(jù)輸入/輸出方式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì))可能發(fā)生變化，為了使軟件適應(yīng)這種變化，而去修改軟

件的過程就叫做適應(yīng)性維護(hù)。

③完善性維護(hù)

在軟件的使用過程中，用戶往往會(huì)對(duì)軟件提出新的功能與性能要求。為了滿足這些要求,

需要修改或再開發(fā)軟件，以擴(kuò)充軟件功能、增強(qiáng)軟件性能、改進(jìn)加工效率、提高軟件的可維

護(hù)性。這種情況下進(jìn)行的維護(hù)活動(dòng)叫做完善性維護(hù)。

在維護(hù)階段的最初一、二年，改正性維護(hù)的工作量較大。隨著錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率急劇降低，并

趨于穩(wěn)定，就進(jìn)入了正常使用期。然而，由于改造的要求，適應(yīng)性維護(hù)和完善性維護(hù)的工作

量逐步增加。實(shí)踐表明，在幾種維護(hù)活動(dòng)中，完善性維護(hù)所占的比重最大，來自用戶要求擴(kuò)

充、加強(qiáng)軟件功能、性能的維護(hù)活動(dòng)約占整個(gè)維護(hù)工作的50%。

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④預(yù)防性維護(hù)

除了以上三類維護(hù)之外，還有一類維護(hù)活動(dòng)，叫做預(yù)防性維護(hù)。這是為了提高軟件的可

維護(hù)性、可靠性等，為以后進(jìn)一步改進(jìn)軟件打下良好基礎(chǔ)。通常，預(yù)防性維護(hù)定義為：“把今

天的方法學(xué)用于昨天的系統(tǒng)以滿足明天的需要”。也就是說，采用先進(jìn)的軟件工程方法對(duì)需要

維護(hù)的軟件或軟件中的某一部分(重新)進(jìn)行設(shè)計(jì)、編制和測(cè)試。

在整個(gè)軟件維護(hù)階段所花費(fèi)的全部工作量中，預(yù)防性維護(hù)只占很小的比例，而完善性維護(hù)占

了幾乎一半的工作量。參看圖7.4。從圖7.5中可以看到，軟件維護(hù)活動(dòng)所花費(fèi)的工作占整個(gè)

生存期工作量的70%以上。

(2)影響維護(hù)工作量的因素

在軟件維護(hù)中，影響維護(hù)工作量的程序特性有以下6種。

■系統(tǒng)大?。合到y(tǒng)越大，理解掌握起來越困難。系統(tǒng)越大，所執(zhí)行功能越復(fù)雜。因而需

要更多的維護(hù)工作量。

■程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：語(yǔ)言的功能越強(qiáng)，生成程序所需的指令數(shù)就越少；語(yǔ)言的功能越弱，

實(shí)現(xiàn)同樣功能所需語(yǔ)句就越多，程序就越大。有許多軟件是用較老的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言書寫的，

程序邏輯復(fù)雜而混亂，且沒有做到模塊化和結(jié)構(gòu)化，直接影響到程序的可讀性。

-系統(tǒng)年齡：老系統(tǒng)隨著不斷的修改，結(jié)構(gòu)越來越亂；由于維護(hù)人員經(jīng)常更換，程序又

變得越來越難于理解。而且許多老系統(tǒng)在當(dāng)初并未按照軟件工程的要求進(jìn)行開發(fā)，因而沒有

文檔，或文檔太少，或在長(zhǎng)期的維護(hù)過程中文檔在許多地方與程序?qū)崿F(xiàn)變得不一致，這樣在

維護(hù)時(shí)就會(huì)遇到很大困難。

■數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用：使用數(shù)據(jù)庫(kù)，可以簡(jiǎn)單而有效地管理和存儲(chǔ)用戶程序中的數(shù)據(jù)，

還可以減少生成用戶報(bào)表應(yīng)用軟件的維護(hù)工作量。

■先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)：在軟件開發(fā)時(shí)，若使用能使軟件結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的分析與設(shè)計(jì)技

術(shù)，及程序設(shè)計(jì)技術(shù)，如面向?qū)ο蠹夹g(shù)、復(fù)用技術(shù)等，可減少大量的工作量。

■其它：例如，應(yīng)用的類型、數(shù)學(xué)模型、任務(wù)的難度、開關(guān)與標(biāo)記、IF嵌套深度、索引

或下標(biāo)數(shù)等，對(duì)維護(hù)工作量都有影響。

此外，許多軟件在開發(fā)時(shí)并未考慮將來的修改，這就為軟件的維護(hù)帶來許多問題。

(3)軟件維護(hù)的策略

根據(jù)影響軟件維護(hù)工作量的各種因素，針對(duì)三種典型的維護(hù)，JamesMartin等提出了一

些策略，以控制維護(hù)成本.

①改正性維護(hù)

要生成100%可靠的軟件成本太高，不一定合算。但通過使用新技術(shù)，可大大提高可靠

性，減少進(jìn)行改正性維護(hù)的需要。這些技術(shù)包括：數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、軟件開發(fā)環(huán)境、程序自

動(dòng)生成系統(tǒng)、較高級(jí)(第四代)的語(yǔ)言，應(yīng)用以上4種方法可產(chǎn)生更加可靠的代碼。此外，

6

■利用應(yīng)用軟件包，可開發(fā)出比由用戶完全自己開發(fā)的系統(tǒng)可靠性更高的軟件。

-結(jié)構(gòu)化技術(shù)，用它開發(fā)的軟件易于理解和測(cè)試。

■防錯(cuò)性程序設(shè)計(jì)。把自檢能力引入程序，通過非正常狀態(tài)的檢查，提供審查跟蹤。

-通過周期性維護(hù)審查，在形成維護(hù)問題之前就可確定質(zhì)量缺陷。

②適應(yīng)性維護(hù)

這一類的維護(hù)不可避免，但可以控制。

■在配置管理時(shí).，把硬件、操作系統(tǒng)和其它相關(guān)環(huán)境因素的可能變化考慮在內(nèi)，可以減

少某些適應(yīng)性維護(hù)的工作量。

■把與硬件、操作系統(tǒng)，以及其它外圍設(shè)備有關(guān)的程序歸到特定的程序模塊中?？砂岩?/p>

環(huán)境變化而必須修改的程序局部于某些程序模塊之中。

■使用內(nèi)部程序列表、外部文件，以及處理的例行程序包，可為維護(hù)時(shí)修改程序提供方

便。

③完善性維護(hù)

利用前兩類維護(hù)中列舉的方法，也可以減少這一類維護(hù)。特別是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、程序

生成器、應(yīng)用軟件包，可減少系統(tǒng)或程序員的維護(hù)工作量。

此外，建立軟件系統(tǒng)的原型，把它在實(shí)際系統(tǒng)開發(fā)之前提供給用戶。用戶通過研究原型,

進(jìn)一步完善他們的功能要求，就可以減少以后完善性維護(hù)的需要。

（4）維護(hù)成本

有形的軟件維護(hù)成本是花費(fèi)了多少錢，而其它非直接的的維護(hù)成本有更大的影響。例如，

無形的成本可以是：

■一些看起來是合理的修復(fù)或修改請(qǐng)求不能及時(shí)安排，使得客戶不滿意；

■變更的結(jié)果把一些潛在的錯(cuò)誤引入正在維護(hù)的軟件，使得軟件整體質(zhì)量下降；

■當(dāng)必須把軟件人員抽調(diào)到維護(hù)工作中去時(shí)，就使得軟件開發(fā)工作受到干擾。

軟件維護(hù)的代價(jià)是在生產(chǎn)率方面的驚人下降。有報(bào)告說，生產(chǎn)率將降到原來的40分之

一。維護(hù)工作量可以分成生產(chǎn)性活動(dòng)（如分析和評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)修改和實(shí)現(xiàn)）和“輪轉(zhuǎn)”活動(dòng)（如力

圖理解代碼在做什么、試圖判明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、接口特性、性能界限等）。下面的公式給出了一個(gè)

維護(hù)工作量的模型：

M=p+Kec-d

其中，M是維護(hù)中消耗的總工作量，p是上面描述的生產(chǎn)性工作量，K是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，c

是因缺乏好的設(shè)計(jì)和文檔而導(dǎo)致復(fù)雜性的度量，d是對(duì)軟件熟悉程度的度量。

這個(gè)模型指明，如果使用了不好的軟件開發(fā)方法（未按軟件工程要求做），原來參加開發(fā)

的人員或小組不能參加維護(hù)，則工作量（及成本）將按指數(shù)級(jí)增加。

3.軟件維護(hù)活動(dòng)

（1）維護(hù)機(jī)構(gòu)

除了較大的軟件開發(fā)公司外，通常在軟件維護(hù)工作方面，不保持正式的維護(hù)機(jī)構(gòu)。維護(hù)

往往是在沒有計(jì)劃的情況下進(jìn)行的。雖然不要求建立一個(gè)正式的維護(hù)機(jī)構(gòu)，但是在開發(fā)部門，

確立一個(gè)非正式的維護(hù)機(jī)構(gòu)則是非常必要的。例如圖7.6就是一個(gè)維護(hù)機(jī)構(gòu)的組織方案。

7

維護(hù)人員

圖7.6軟件維護(hù)的機(jī)構(gòu)

維護(hù)申請(qǐng)?zhí)峤唤o一個(gè)維護(hù)管理員，他把申請(qǐng)交給某個(gè)系統(tǒng)監(jiān)督員去評(píng)價(jià)。?旦做出評(píng)價(jià),

由修改負(fù)責(zé)人確定如何進(jìn)行修改。在維護(hù)人員對(duì)程序進(jìn)行修改的過程中，由配置管理員嚴(yán)格

把關(guān)，控制修改的范圍，對(duì)軟件配置進(jìn)行審計(jì)。

維護(hù)管理員、系統(tǒng)監(jiān)督員、修改負(fù)責(zé)人等，均代表維護(hù)工作的某個(gè)職責(zé)范圍。修改負(fù)責(zé)

人、維護(hù)管理員可以是指定的某個(gè)人，也可以是一個(gè)包括管理人員、高級(jí)技術(shù)人員在內(nèi)的小

組。系統(tǒng)監(jiān)督員可以有其他職責(zé)，但應(yīng)具體分管某一個(gè)軟件包。

在開始維護(hù)之前，就把責(zé)任明確下來，可以大大減少維護(hù)過程中的混亂。

(2)軟件維護(hù)工作流程

先確認(rèn)維護(hù)要求。這需要維護(hù)人員與用戶反復(fù)協(xié)商，弄清錯(cuò)誤概況以及對(duì)亞務(wù)的影

響大小，以及用戶希望做什么樣的修改。然后由維護(hù)組織管理員確認(rèn)維護(hù)類型。

對(duì)于改正性維護(hù)申請(qǐng)，從評(píng)價(jià)錯(cuò)誤的嚴(yán)重性開始。如果存在嚴(yán)重的錯(cuò)誤，則必須安

排人員，在系統(tǒng)監(jiān)督員的指導(dǎo)下，進(jìn)行問題分析，尋找錯(cuò)誤發(fā)生的原因，進(jìn)行“救火”性的

緊急維護(hù)；對(duì)于不嚴(yán)重的錯(cuò)誤，可根據(jù)任務(wù)、機(jī)時(shí)情況、視輕重緩急，進(jìn)行排隊(duì)，統(tǒng)一安排

時(shí)間。

對(duì)于適應(yīng)性維護(hù)和完善性維護(hù)申請(qǐng)，需要先確定每項(xiàng)申請(qǐng)的優(yōu)先次序。若某項(xiàng)申請(qǐng)

的優(yōu)先級(jí)非常高，就可立即開始維護(hù)工作，否則，維護(hù)申請(qǐng)和其它的開發(fā)工作一樣，進(jìn)行排

隊(duì)，統(tǒng)一安排時(shí)間。

盡管維護(hù)申請(qǐng)的類型不同，但都要進(jìn)行同樣的技術(shù)工作。這些工作有：修改軟件需

求說明、修改軟件設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)評(píng)審、對(duì)源程序做必要的修改、單元測(cè)試、集成測(cè)試(回歸測(cè)

試)、確認(rèn)測(cè)試、軟件配置評(píng)審等。

在每次軟件維護(hù)任務(wù)完成后，最好進(jìn)行一次情況評(píng)審，確認(rèn)：在目前情況下，設(shè)計(jì)、

編碼、測(cè)試中的哪一方面可以改進(jìn)？哪些維護(hù)資源應(yīng)該有但沒有？工作中主要的或次要的障

礙是什么？從維護(hù)申請(qǐng)的類型來看是否應(yīng)當(dāng)有預(yù)防性維護(hù)？

(3)維護(hù)評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)維護(hù)活動(dòng)比較困難，因?yàn)槿狈煽康臄?shù)據(jù)。但如果維護(hù)記錄做得比較好，就可以得

出一些維護(hù)“性能”方面的度量值。可參考的度量值如：

每次程序運(yùn)行時(shí)的平均出錯(cuò)次數(shù)；

花費(fèi)在每類維護(hù)上的總“人時(shí)”數(shù)；

每個(gè)程序、每種語(yǔ)言、每種維護(hù)類型的程序平均修改次數(shù)；

8

因?yàn)榫S護(hù)，增加或刪除每個(gè)源程序語(yǔ)句所花費(fèi)的平均“人時(shí)”數(shù)；

用于每種語(yǔ)言的平均“人時(shí)”數(shù)；

維護(hù)申請(qǐng)報(bào)告的平均處理時(shí)間；

各類維護(hù)申請(qǐng)的百分比。

這七種度量值提供了定量的數(shù)據(jù)，據(jù)此可對(duì)開發(fā)技術(shù)、語(yǔ)言選擇、維護(hù)工作計(jì)劃、資源

分配、以及其它許多方面做出判定。因此，這些數(shù)據(jù)可以用來評(píng)價(jià)維護(hù)工作。

4.程序修改的步驟及修改的副作用

(1)分析和理解程序

經(jīng)過分析，全面、準(zhǔn)確、迅速地理解程序是決定維護(hù)成敗和質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。在這方面,

軟件的可理解性和文檔的質(zhì)量非常重要。必須：

理解程序的功能和目標(biāo)；

掌握程序的結(jié)構(gòu)信息，即從程序中細(xì)分出若干結(jié)構(gòu)成分。如程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制結(jié)

構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸入/輸出結(jié)構(gòu)等；

了解數(shù)據(jù)流信息，即所涉及到的數(shù)據(jù)來源何處，在哪里被使用；

了解控制流信息，即執(zhí)行每條路徑的結(jié)果；

理解程序的操作(使用)要求；

為了容易地理解程序，要求自頂向下地理解現(xiàn)有源程序的程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為此可

采用如下方法：

①分析程序結(jié)構(gòu)圖：

分析各個(gè)過程的源代碼，建立一個(gè)直接調(diào)用矩陣D或調(diào)用樹。

建立過程的間接調(diào)用矩陣。

分析各個(gè)過程的接口，估計(jì)更改的復(fù)雜性。

②數(shù)據(jù)跟蹤

建立各層次的程序級(jí)上的接口圖，展示各模塊或過程的調(diào)用方式和接口參數(shù)；

利用數(shù)據(jù)流分析方法，對(duì)過程內(nèi)部的一些變量進(jìn)行跟蹤；維護(hù)人員通過這種數(shù)據(jù)流

跟蹤，可獲得有關(guān)數(shù)據(jù)在過程間如何傳遞，在過程內(nèi)如何處理等信息。

③控制跟蹤

控制流跟蹤同樣可在結(jié)構(gòu)圖基礎(chǔ)上或源程序基礎(chǔ)上進(jìn)行?？刹捎梅?hào)執(zhí)行或?qū)嶋H動(dòng)態(tài)跟

蹤的方法，了解數(shù)據(jù)如何從一個(gè)輸入源到達(dá)輸出點(diǎn)的。

④在分析的過程中，充分閱讀和使用源程序清單和文檔，分析現(xiàn)有文檔的合理性。

⑤充分使用由編譯程序或匯編程序提供的交叉引用表、符號(hào)表、以及其它有用的信息。

⑥如有可能，積極參加開發(fā)工作。

(2)修改程序

對(duì)程序的修改，必須事先做出計(jì)劃，有預(yù)謀地、周密有效地實(shí)施修改。

①設(shè)計(jì)程序的修改計(jì)劃

程序的修改計(jì)劃要考慮人員和資源的安排。修改計(jì)劃的內(nèi)容主要包括：

規(guī)格說明信息：數(shù)據(jù)修改、處理修改、作業(yè)控制語(yǔ)言修改、系統(tǒng)之間接口的修改等;

維護(hù)資源：新程序版本、測(cè)試數(shù)據(jù)、所需的軟件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)時(shí)間等；

人員：程序員、用戶相關(guān)人員、技術(shù)支持人員、廠家聯(lián)系人、數(shù)據(jù)錄入員等；

提供：紙面、計(jì)算機(jī)媒體等。

針對(duì)以上每一項(xiàng)，要說明必要性、從何處著手、是否接受、日期等。通常，可采用自頂

向下的方法，在理解程序的基礎(chǔ)上，

i)研究程序的各個(gè)模塊、模塊的接口、及數(shù)據(jù)庫(kù)，從全局的觀點(diǎn)，提出修改計(jì)劃。

9

ii）依次地把要修改的、以及那些受修改影響的模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分離出來。為此，要

識(shí)別受修改影響的數(shù)據(jù)；

識(shí)別使用這些數(shù)據(jù)的程序模塊；

對(duì)于上面程序模塊，按是產(chǎn)生數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、還是刪除數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；

識(shí)別對(duì)這些數(shù)據(jù)元素的外部控制信息；

識(shí)別編輯和檢查這些數(shù)據(jù)元素的地方；

隔離要修改的部分；

iii）詳細(xì)地分析要修改的、以及那些受變更影響的模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)修

改計(jì)戈I，標(biāo)明新邏輯及要改動(dòng)的現(xiàn)有邏輯。

iv）向用戶提供回避措施。用戶的某些業(yè)務(wù)因軟件中發(fā)生問題而中斷，為不讓系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)

間停止運(yùn)行，需把問題局部化，在可能的范圍內(nèi)繼續(xù)開展業(yè)務(wù)?？梢圆扇〉拇胧┯校?/p>

在問題的原因還未找到時(shí)，先就問題的現(xiàn)象，提供回避的操作方法。

如果弄清了問題的原因，可通過臨時(shí)修改或改變運(yùn)行控制以回避在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)

生的問題。

②修改代碼，以適應(yīng)變化

正確、有效地編寫修改代碼；

要謹(jǐn)慎地修改程序，盡量保持程序的風(fēng)格及格式，要在程序清單上注明改動(dòng)的指令;

不要?jiǎng)h除程序語(yǔ)句，除非完全肯定它是無用的；

不要試圖共用程序中已有的臨時(shí)變量或工作區(qū)，為了避免沖突或混淆用途，應(yīng)自行

設(shè)置自己的變量；

插入錯(cuò)誤檢測(cè)語(yǔ)句；

在修改過程中做好修改的詳細(xì)記錄，消除變更中任何有害的副作用（波動(dòng)效應(yīng)）：

③修改程序的副作用

所謂副作用是指因修改軟件而造成的錯(cuò)誤或其它不希望發(fā)生的情況，有三種副作用：

修改代碼的副作用。在使用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言修改源代碼時(shí)，都可能引入錯(cuò)誤。例如，

刪除或修改一個(gè)子程序、刪除或修改一個(gè)標(biāo)號(hào)、刪除或修改一個(gè)標(biāo)識(shí)符、改變程序代碼的時(shí)

序關(guān)系、改變占用存儲(chǔ)的大小、改變邏輯運(yùn)算符、修改文件的打開或關(guān)閉、改進(jìn)程序的執(zhí)行

效率，以及把設(shè)計(jì)上的改變翻譯成代碼的改變、為邊界條件的邏輯測(cè)試做出改變時(shí)，都容易

引入錯(cuò)誤。

修改數(shù)據(jù)的副作用。在修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，有可能造成軟件設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不匹配，

因而導(dǎo)致軟件出錯(cuò)。數(shù)據(jù)副作用就是修改軟件信息結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的結(jié)果。例如，在重新定義局部

的或全局的常量、重新定義記錄或文件的格式、增大或減小一個(gè)數(shù)組或高層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小、

修改全局或公共數(shù)據(jù)、重新初始化控制標(biāo)志或指針、重新排列輸入/輸出或子程序的參數(shù)時(shí),

容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)不相容的錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)副作用可以通過詳細(xì)的設(shè)計(jì)文檔加以控制。在此文

檔中描述了一種交叉引用，把數(shù)據(jù)元素、記錄、文件和其它結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。

文檔的副作用。對(duì)數(shù)據(jù)流、軟件結(jié)構(gòu)、模塊邏輯或任何其它有關(guān)特性進(jìn)行修改時(shí)，

必須對(duì)相關(guān)技術(shù)文檔進(jìn)行相應(yīng)修改。否則會(huì)導(dǎo)致文檔與程序功能不匹配，缺省條件改變，新

錯(cuò)誤信息不正確等錯(cuò)誤。使得軟件文檔不能反映軟件的當(dāng)前狀態(tài)。對(duì)于用戶來說，軟件事實(shí)

上就是文檔。如果對(duì)可執(zhí)行軟件的修改不反映在文檔里，就會(huì)產(chǎn)生文檔的副作用。例如，對(duì)

交互輸入的順序或格式進(jìn)行修改，如果沒有正確地記入文檔中，就可能引起重大的問題。過

時(shí)的文檔內(nèi)容、索引和文本可能造成沖突，引起用戶的失敗和不滿。因此，必須在軟件交付

之前對(duì)整個(gè)軟件配置進(jìn)行評(píng)審，以減少文檔的副作用。

為了控制因修改而引起的副作用，要做到：

D按模塊把修改分組；

10

ii）自頂向下地安排被修改模塊的順序;

iii）每次修改一個(gè)模塊；

iv）對(duì)于每個(gè)修改了的模塊，在安排修改下一個(gè)模塊之前，要確定這個(gè)修改的副作用。

可以使用交叉引用表、存儲(chǔ)映象表、執(zhí)行流程跟蹤等。

（3）重新驗(yàn)證程序

在將修改后的程序提交用戶之前，需要用以下的方法進(jìn)行充分的確認(rèn)和測(cè)試，以保證整

個(gè)修改后的程序的正確性。

①靜態(tài)確認(rèn)

修改軟件，伴隨著引起新的錯(cuò)誤的危險(xiǎn)。為了能夠做出正確的判斷，驗(yàn)證修改后的程序

至少需要兩個(gè)人參加。要檢查

修改是否涉及到規(guī)格說明？修改結(jié)果是否符合規(guī)格說明？有沒有歪曲規(guī)格說明？

程序的修改是否足以修正軟件中的問題？源程序代碼有無邏輯錯(cuò)誤？修改時(shí)有無修

補(bǔ)失誤？

修改部分對(duì)其它部分有無不良影響（副作用）？

對(duì)軟件進(jìn)行修改，常常會(huì)引發(fā)別的問題，因此有必要檢查修改的影響范圍。

②計(jì)算機(jī)確認(rèn)

在充分進(jìn)行了以上確認(rèn)的基礎(chǔ)上，要用計(jì)算機(jī)對(duì)修改程序進(jìn)行確認(rèn)測(cè)試:

確認(rèn)測(cè)試順序：先對(duì)修改部分進(jìn)行測(cè)試，然后隔離修改部分，測(cè)試程序的未修改部

分，最后再把它們集成起來進(jìn)行測(cè)試。這種測(cè)試稱為回歸測(cè)試。

準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試用例。

充分利用軟件工具幫助重新驗(yàn)證過程。

在重新確認(rèn)過程中，需邀請(qǐng)用戶參加。

③維護(hù)后的驗(yàn)收——在交付新軟件之前，維護(hù)主管部門要檢驗(yàn)：

全部文檔是否完備，并已更新；

所有測(cè)試用例和測(cè)試結(jié)果己經(jīng)正確記載；

記錄軟件配置所有副本的工作已經(jīng)完成;

維護(hù)工序和責(zé)任已經(jīng)確定。

從維護(hù)角度來看所需測(cè)試種類如:

令對(duì)■修改事務(wù)的測(cè)試；令對(duì)修改程序的測(cè)試；

令操作過程的測(cè)試；令應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)用過程的測(cè)試；

令使用過程的測(cè)試；令系統(tǒng)各部分之間接口的測(cè)試;

令作業(yè)控制語(yǔ)言的測(cè)試；令與系統(tǒng)軟件接口的測(cè)試；

令軟件系統(tǒng)之間接口的測(cè)試；令安全性測(cè)試；

令后備/恢復(fù)過程的測(cè)試。

5.軟件可維護(hù)性

（1）軟件可維護(hù)性的定義

所謂軟件可維護(hù)性，是指糾正軟件系統(tǒng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤和缺陷，以及為滿足新的要求進(jìn)行修

改、擴(kuò)充或壓縮的容易程度?？删S護(hù)性、可使用性、可靠性是衡量軟件質(zhì)量的幾個(gè)主要質(zhì)量

特性，也是用戶十分關(guān)心的幾個(gè)方面?？上У氖怯绊戃浖|(zhì)量的這些重要因素，目前尚沒有

對(duì)它們定量度量的普遍適用的方法。但是就它們的概念和內(nèi)涵來說則是很明確的。

軟件的可維護(hù)性是軟件開發(fā)階段各個(gè)時(shí)期的關(guān)鍵目標(biāo)。

目前廣泛使用的是用如下的七個(gè)特性來衡量程序的可維護(hù)性。而且對(duì)于不同類型的維

護(hù)，這七種特性的側(cè)重點(diǎn)也不相同。表7.2顯示了在各類維護(hù)中應(yīng)側(cè)重哪些特性。圖中的“O”

表示需要的特性。

II

表7.2在各類維護(hù)中的側(cè)重點(diǎn)

改正性維護(hù)適應(yīng)性維護(hù)完善性維護(hù)

可理解性

可測(cè)試性q

可修改性

可靠性

可移植性

可使用性4

效率

上面所列舉的這些質(zhì)量特性通常體現(xiàn)在軟件產(chǎn)品的許多方面，為使每一個(gè)質(zhì)量特性都達(dá)

到預(yù)定的要求，需要在軟件開發(fā)的各個(gè)階段采取相應(yīng)的措施加以保證。因此，軟件的可維護(hù)

性是產(chǎn)品投入運(yùn)行以前各階段面向上述各質(zhì)量特性要求進(jìn)行開發(fā)的最終結(jié)果。

(2)可維護(hù)性的度量

人們一直期望對(duì)軟件的可維護(hù)性做出定量度量，但要做到這一點(diǎn)并不容易。許多研究工

作集中在這個(gè)方面，形成了一個(gè)引人注目的學(xué)科——軟件度量學(xué)。下面我們介紹度量一個(gè)可

維護(hù)的程序的七種特性時(shí)常用的方法。這就是質(zhì)量檢查表、質(zhì)量測(cè)試、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

質(zhì)量檢查表是用于測(cè)試程序中某些質(zhì)量特性是否存在的一個(gè)問題清單。評(píng)價(jià)者針對(duì)檢查表上

的每一個(gè)問題，依據(jù)自己的定性判斷，回答“Yes”或者“N。”。質(zhì)量測(cè)試與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)則用于

定量分析和評(píng)價(jià)程序的質(zhì)量。由于許多質(zhì)量特性是相互抵觸的，要考慮幾種不同的度量標(biāo)準(zhǔn)，

相應(yīng)地去度量不同的質(zhì)量特性。

①可理解性

可理解性表明人們通過閱讀源代碼和相關(guān)文檔，了解程序功能及其如何運(yùn)行的容易程

度。一個(gè)可理解的程序主要應(yīng)具備以下一些特性：模塊化(模塊結(jié)構(gòu)良好、功能完整、簡(jiǎn)明)，

風(fēng)格一致性(代碼風(fēng)格及設(shè)計(jì)風(fēng)格的一致性)，不使用令人捉摸不定或含糊不清的代碼，使用

有意義的數(shù)據(jù)名和過程名，結(jié)構(gòu)化，完整性(對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性檢查)等。

用于可理解性度量的檢查表的內(nèi)容有：程序是否模塊化？結(jié)構(gòu)是否良好？每個(gè)模塊是否

有注釋塊，說明程序的功能、主要變量的用途及取值、所有調(diào)用它的模塊、以及它調(diào)用的所

有模塊？在模塊中是否有其它有用的注釋內(nèi)容，包括輸入輸出、精確度檢查、限制范圍和約

束條件、假設(shè)、錯(cuò)誤信息、程序履歷等？在整個(gè)程序中縮進(jìn)和間隔的使用風(fēng)格是否一致？在

程序中每一個(gè)變量，過程是否具有單一的有意義的名字？程序是否體現(xiàn)了設(shè)計(jì)思想？程序是

否限制使用?般系統(tǒng)中沒有的內(nèi)部函數(shù)過程與子程序？是否能通過建立公共模塊或子程序來

避免多余的代碼？所有變量是否是必不可少的？是否避免了把程序分解成過多的模塊、函數(shù)

或子程序？程序是否避免了很難理解的、非標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言特性？

對(duì)于可理解性，可以使用一種叫做“90—10測(cè)試”的方法來衡量。即把一份被測(cè)試的源

程序清單拿給一位有經(jīng)驗(yàn)的程序員閱讀10分鐘，然后把這個(gè)源程序清單拿開，讓這位程序員

憑自己的理解和記憶，寫出該程序的90%。如果程序員真的寫出來了，則認(rèn)為這個(gè)程序具有

可理解性，否則這個(gè)要重新編寫。

②可靠性

可靠性表明一個(gè)程序按照用戶的要求和設(shè)計(jì)目標(biāo)，在給定的段時(shí)間內(nèi)正確執(zhí)行的概

率。關(guān)于可靠性，度量的標(biāo)準(zhǔn)主要有：平均失效間隔時(shí)間MTTF(MeanTimeToFailure)、平

均修復(fù)時(shí)間MTTR(MeanTimeToRepairerror),有效性A(=MTBD/(MTBD+MDT))?

度帛；可靠性的方法，主要有兩類：

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■根據(jù)程序錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)數(shù)字，進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)。常用方法是利用一些可靠性模型，根據(jù)程

序測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除的錯(cuò)誤數(shù)預(yù)測(cè)平均失效間隔時(shí)間MTTF。

■根據(jù)程序復(fù)雜性，預(yù)測(cè)軟件可靠性。用程序復(fù)雜性預(yù)測(cè)可靠性，前提條件是可靠性與

復(fù)雜性有關(guān)。因此可用復(fù)雜性預(yù)測(cè)出錯(cuò)率。程序復(fù)雜性度量標(biāo)準(zhǔn)可用于預(yù)測(cè)哪些模塊最可能

發(fā)生錯(cuò)誤，以及可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤類型。了解了錯(cuò)誤類型及它們?cè)谀睦锟赡艹霈F(xiàn)，就能更快地

查出和糾正更多的錯(cuò)誤，提高可靠性。

用于可靠性度量的檢查表的內(nèi)容有：程序中對(duì)可能出現(xiàn)的沒有定義的數(shù)學(xué)運(yùn)算是否做了

檢查？如除以“0”。循環(huán)終止和多重轉(zhuǎn)換變址參數(shù)的范圍，是否在使用前做了測(cè)試？下標(biāo)的

范圍是否在使用前測(cè)試過？是否包括錯(cuò)誤恢復(fù)和再啟動(dòng)過程？所有數(shù)值方法是否足夠準(zhǔn)確？

輸入的數(shù)據(jù)是否檢查過？測(cè)試結(jié)果是否令人滿意？大多數(shù)執(zhí)行路徑在測(cè)試過程中是否都已執(zhí)

行過？對(duì)最復(fù)雜的模塊和最復(fù)雜的模塊接口，在測(cè)試過程中是否集中做過測(cè)試？測(cè)試是否包

括正常的、特殊的和非正常的測(cè)試用例？程序測(cè)試中除了假設(shè)數(shù)據(jù)外，是否還用了實(shí)際數(shù)據(jù)？

為了執(zhí)行一些常用功能，程序是否使用了程序庫(kù)？

③可測(cè)試性

可測(cè)試性表明論證程序正確性的容易程度。程序越簡(jiǎn)單，證明其正確性就越容易。而且

設(shè)計(jì)合用的測(cè)試用例，取決于對(duì)程序的全面理解。因此，一個(gè)可測(cè)試的程序應(yīng)當(dāng)是可理解的，

可靠的，簡(jiǎn)單的。

用于可測(cè)試性度量的檢查表的內(nèi)容有：程序是否模塊化？結(jié)構(gòu)是否良好？程序是否可理

解？程序是否可靠？程序是否能顯示任意的中間結(jié)果？程序是否能以清楚的方式描述它的輸

出？程序是否能及時(shí)地按照要求顯示所有的輸入？程序是否有跟蹤及顯示邏輯控制流程的能

力？程序是否能從檢查點(diǎn)再啟動(dòng)？程序是否能顯示帶說明的錯(cuò)誤信息？

對(duì)于程序模塊，可用程序復(fù)雜性來度量可測(cè)試性。程序的環(huán)路復(fù)雜性越大，程序的路徑

就越多。因此，全面測(cè)試程序的難度就越大。

④可修改性

可修改性表明程序容易修改的程度。?個(gè)可修改的程序應(yīng)當(dāng)是可理解的、通用的、靈活

的、簡(jiǎn)單的。其中，通用性是指程序適用于各種功能變化而無需修改。靈活性是指能夠容易

地對(duì)程序進(jìn)行修改。

測(cè)試可修改性的一種定量方法是修改練習(xí)。其基本思想是通過做幾個(gè)簡(jiǎn)單的修改，來評(píng)

價(jià)修改的難度。設(shè)C是程序中各個(gè)模塊的平均復(fù)雜性，n是必須修改的模塊數(shù)，A是要修改

的模塊的平均復(fù)雜性。則修改的難度D由下式計(jì)算：

D=A/C

對(duì)于簡(jiǎn)單的修改，若D>1,說明該程序修改困難。A和C可用任何一種度量程序復(fù)雜

性的方法計(jì)算。

用于可修改性度量的檢查表的內(nèi)容有：程序是否模塊化？結(jié)構(gòu)是否良好？程序是否可理

解？在表達(dá)式、數(shù)組/表的上下界、輸入/輸出設(shè)備命名符中是否使用了預(yù)定義的文字常數(shù)？

是否具有可用于支持程序擴(kuò)充的附加存儲(chǔ)空間？是否使用了提供常用功能的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)？程

序是否把可能變化的特定功能部分都分離到單獨(dú)的模塊中？程序是否提供了不受個(gè)別功能發(fā)

生預(yù)期變化影響的模塊接口？是否確定了一個(gè)能夠當(dāng)做應(yīng)急措施的一部分，或者能在小一些

的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的系統(tǒng)子集？是否允許一個(gè)模塊只執(zhí)行一個(gè)功能？每一個(gè)變量在程序中是否

用途單一？能否在不同的硬件配置上運(yùn)行？能否以不同的輸入/輸出方式操作？能否根據(jù)資

源的可利用情形，以不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或不同的算法執(zhí)行？

⑤可移植性

可移植性表明程序轉(zhuǎn)移到一個(gè)新的計(jì)算環(huán)境的可能性的大小?；蛘咚砻鞒绦蚩梢匀菀?/p>

地、有效地在各種各樣的計(jì)算環(huán)境中運(yùn)行的容易程度。

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一個(gè)可移植的程序應(yīng)具有結(jié)構(gòu)良好、靈活、不依賴于某一具體計(jì)算機(jī)或操作系統(tǒng)的性能。

用于可移植性度量的檢查表的內(nèi)容有：是否是用高級(jí)的獨(dú)立于機(jī)器的語(yǔ)言來編寫程序？

是否是用廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來編寫程序，且是否僅使用了這種語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)版

本和特性？程序中是否使用了標(biāo)準(zhǔn)的普遍使用的庫(kù)功能和子程序？程序中是否極少使用或根

本不使用操作系統(tǒng)的功能？程序中數(shù)值計(jì)算的精度是否與機(jī)器的字長(zhǎng)或存儲(chǔ)器大小的限制無

關(guān)？程序在執(zhí)行之前是否初始化內(nèi)存？程序在執(zhí)行之前是否測(cè)定當(dāng)前的輸入/輸出設(shè)備？

程序是否把與機(jī)器相關(guān)的語(yǔ)句分離了出來，集中放在了一些單獨(dú)的程序模塊中，并有說明文

檔？程序是否結(jié)構(gòu)化？并允許在小一些的計(jì)算機(jī)上分段（覆蓋）運(yùn)行？程序中是否避免了依賴

于字母數(shù)字或特殊字符的內(nèi)部位表示，并有說明文件？

⑥效率

效率表明一個(gè)程序能執(zhí)行預(yù)定功能而又不浪費(fèi)機(jī)器資源的程度。這些機(jī)器資源包括內(nèi)存

容量、外存容量、通道容量和執(zhí)行時(shí)間。

用于效率度量的檢查表的內(nèi)容有：程序是否模塊化？結(jié)構(gòu)是否良好？程序是否具有高度

的區(qū)域性（與操作系統(tǒng)的段頁(yè)處理有關(guān)）？是否消除了無用的標(biāo)號(hào)與表達(dá)式，以充分發(fā)揮編譯

器優(yōu)化作用？程序的編譯器是否有優(yōu)化功能？是否把特殊子程序和錯(cuò)誤處理子程序都?xì)w入了

單獨(dú)的模塊中？在編譯時(shí)是否盡可能多地完成了初始化工作？是否把所有在?個(gè)循環(huán)內(nèi)不變

的代碼都放在了循環(huán)外處理？是否以快速的數(shù)學(xué)運(yùn)算代替了較慢的數(shù)學(xué)運(yùn)算？是否盡可能地

使用了整數(shù)運(yùn)算，而不是實(shí)數(shù)運(yùn)算？是否在表達(dá)式中避免了混合數(shù)據(jù)類型的使用，消除了不

必要的類型轉(zhuǎn)換？程序是否避免了非標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)或子程序的調(diào)用？在幾條分支結(jié)構(gòu)中，是否

最有可能為“真”的分支首先得到測(cè)試？在復(fù)雜的邏輯條件中，是否最有可能為“真”的表

達(dá)式首先得到測(cè)試？

⑦可使用性

從用戶觀點(diǎn)出發(fā)，把可使用性定義為程序方便、實(shí)用、及易于使用的程度。一個(gè)可使用

的程序應(yīng)是易于使用的、能允許用戶出錯(cuò)和改變，并盡可能不使用戶陷入混亂狀態(tài)的程序。

用于可使用性度量的檢查表的內(nèi)容有：

i）程序是否具有自描述性？例如，是否有適應(yīng)不同讀者，并附有實(shí)例的程序使用說

明？是否有交互形式的Help功能？是否一有請(qǐng)求，就能對(duì)每一個(gè)操作方式作出解釋？用戶能

否很快熟悉程序的使用而無需他人的幫助？是否有請(qǐng)求，就能很容易地獲得當(dāng)前程序狀態(tài)

信息？

ii）程序是否能始終如一地按照用戶的要求運(yùn)行？例如，程序是否有句法上統(tǒng)一的命令

語(yǔ)言和錯(cuò)誤信息格式？通過盡量縮小響應(yīng)時(shí)間的差異，程序在相似的條件下，其表現(xiàn)是否也

相似？

iii）程序是否讓用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理有一個(gè)滿意的和適當(dāng)?shù)目刂疲坷?，程序在交互方式運(yùn)

行時(shí)，能否控制中止一項(xiàng)任務(wù)，開始或恢復(fù)另一項(xiàng)任務(wù)？在沒有副作用的情形下，程序是否

允許處理作廢？程序是否允許用戶查看后臺(tái)處理？程序是否有一種易懂的命令語(yǔ)言并允許通

過命令組合建立宏指令？程序能否在一旦用戶有要求忖提供提示信息，幫助用戶使用系統(tǒng)？

程序能否提供可理解的、非危險(xiǎn)性的錯(cuò)誤信息？

iv）程序是否容易學(xué)會(huì)使用？例如，程序是否不需要專門的數(shù)據(jù)處理知識(shí)就能使用？對(duì)

輸入格式、要求和限制的解釋是否完整和清楚？在交互系統(tǒng)中，用戶輸入是否在菜單指示支

持下進(jìn)行？程序是否提供帶有糾錯(cuò)提示的錯(cuò)誤信息？對(duì)交互式系統(tǒng)，是否有“聯(lián)機(jī)”手冊(cè)？對(duì)

批處理系統(tǒng)，手冊(cè)是否容易得到？手冊(cè)是否是用用戶術(shù)語(yǔ)寫的？

v）程序是否使用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來自動(dòng)地處理事務(wù)性工作和管理格式化、地址分配及存

儲(chǔ)器組織。

vi）程序是否具有容錯(cuò)性？例如，程序是否容忍典型的輸入打字錯(cuò)誤？當(dāng)輸入動(dòng)作需要

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重復(fù)時(shí)，程序能否接受簡(jiǎn)化輸入？命令能否簡(jiǎn)寫？程序能否驗(yàn)證輸入的數(shù)據(jù)？

vii）程序是否靈活？例如，程序是否允許以自由形式輸入？程序是否可以重復(fù)使用而無

須對(duì)輸入值做過多的說明？對(duì)用戶而言，是否有各種不同的輸出選擇？程序是否可以針對(duì)所

選擇的運(yùn)行方式，刪除不必要的輸入、計(jì)算和輸出？程序是否允許用戶擴(kuò)充命令語(yǔ)言？程序

是否可移植？程序是否允許用戶定義自己的功能集和特性集？程序能否以子集形式出現(xiàn)？程

序是否允許有經(jīng)驗(yàn)的用戶使用運(yùn)行較快的版本、簡(jiǎn)寫命令、缺省值等，而讓沒有經(jīng)驗(yàn)的用戶

使用運(yùn)行較慢的版本，并提供求助命令及監(jiān)控能力等。

⑧其它間接定量度量可維護(hù)性的方法

Gilb提出了與軟件維護(hù)期間工作量有關(guān)的一些數(shù)據(jù)，可以使用它們間接地對(duì)軟件的可維

護(hù)性做出估計(jì)。

■問題識(shí)別的時(shí)間；■收集維護(hù)工具的時(shí)間；

■分析、診斷問題的時(shí)間;■具體的改錯(cuò)或修改的時(shí)間;

'局部測(cè)試的時(shí)間；■集成或回歸測(cè)試的時(shí)間；

■修改規(guī)格說明的時(shí)間；■維護(hù)的評(píng)審時(shí)間；

■因管理活動(dòng)拖延的時(shí)間;■恢復(fù)時(shí)間。

這些數(shù)據(jù)反映了維護(hù)全過程中檢錯(cuò)一糾錯(cuò)一驗(yàn)證的周期，即從檢測(cè)出軟件存在的問題開

始至修正它們并經(jīng)回歸測(cè)試驗(yàn)證這段時(shí)間?？梢源致缘卣J(rèn)為，這個(gè)周期越短，維護(hù)越容易。

6.提高可維護(hù)性的方法

（1）建立明確的軟件質(zhì)量目標(biāo)和優(yōu)先級(jí)

一個(gè)可維護(hù)的程序應(yīng)是可理解的、可靠的、可測(cè)試的、可修改的、可移植的、效率高的、

可使用的。但要實(shí)現(xiàn)這所有的目標(biāo)，需要付出很大的代價(jià)，而且也不一定行得通。因?yàn)槟承?/p>

質(zhì)量特性是相互促進(jìn)的，例如可理解性和可測(cè)試性、可理解性和可修改性。但另一些質(zhì)量特

性卻是相互抵觸的，例如效率和可移植性、效率和可修改性等。因此，盡管可維護(hù)性要求每

一種質(zhì)量特性都要得到滿足，但它們的相對(duì)重要性應(yīng)隨程序的用途及計(jì)算環(huán)境的不同而不同。

所以，應(yīng)當(dāng)對(duì)程序的質(zhì)量特性，在提出目標(biāo)的同時(shí)還必須規(guī)定它們的優(yōu)先級(jí)。這樣有助于提

高軟件的質(zhì)量，并對(duì)軟件生存期的費(fèi)用產(chǎn)生很大的影響。

（2）使用提高軟件質(zhì)量的技術(shù)和工具

①模塊化

模塊化是軟件開發(fā)過程中提高軟件質(zhì)量，降低成本的有效方法之一。也是提高可維護(hù)性

的有效的技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)是如果需要改變某個(gè)模塊的功能，則只要改變這個(gè)模塊，對(duì)其它模

塊影響很??；如果需要增加程序的某些功能，則僅需增加完成這些功能的新的模塊或模塊層;

程序的測(cè)試與重復(fù)測(cè)試比較容易；程序錯(cuò)誤易于定位和糾正；容易提高程序效率。

②結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)不僅使得模塊結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，而且將模塊間的相互作用也標(biāo)準(zhǔn)化了。因而

把模塊化又向前推進(jìn)了一步。采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)可以獲得良好的程序結(jié)構(gòu)。

③使用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，提高現(xiàn)有系統(tǒng)的可維護(hù)性

■采用備用件的方法——當(dāng)要修改某一個(gè)模塊時(shí)，用一個(gè)新的結(jié)構(gòu)良好的模塊替換掉整

個(gè)模塊。這種方法要求了解所替換模塊的外部（接口）特性，可以不了解其內(nèi)部工作情況。

它有利于減少新的錯(cuò)誤，并提供了一個(gè)用結(jié)構(gòu)化模塊逐步替換掉非結(jié)構(gòu)化模塊的機(jī)會(huì)。

■采用自動(dòng)重建結(jié)構(gòu)和重新格式化的工具（結(jié)構(gòu)更新技術(shù)）——這種方法采用如代碼評(píng)價(jià)

程序、重定格式程序、結(jié)構(gòu)化工具等自動(dòng)軟件工具，把非結(jié)構(gòu)化代碼轉(zhuǎn)換成良好結(jié)構(gòu)代碼。

■改進(jìn)現(xiàn)有程序的不完善的文檔——改進(jìn)和補(bǔ)充文檔的H的是為了提高程序的可理解

性，以提高可維護(hù)性。

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■使用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)新的子系統(tǒng)。

-采用結(jié)構(gòu)化小組程序設(shè)計(jì)的思想和結(jié)構(gòu)文檔工具——軟件開發(fā)過程中，建立主程序員

小組，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的組織化結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)規(guī)范，明確領(lǐng)導(dǎo)以及職能分工，能夠改善通信.、提高程

序生產(chǎn)率；在檢查程序質(zhì)量時(shí)，采取有組織分工的結(jié)構(gòu)普查，分工合作，各司其職，能夠有

效地實(shí)施質(zhì)量檢查。同樣，在軟件維護(hù)過程中，維護(hù)小組也可以采取與主程序員小組和結(jié)構(gòu)

普查類似的方式，以保證程序的質(zhì)量。

(3)進(jìn)行明確的質(zhì)量保證審查

質(zhì)量保證審查對(duì)于獲得利維持軟件的質(zhì)量，是一個(gè)很有用的技術(shù)。除了保證軟件得到適

當(dāng)?shù)馁|(zhì)量外，審查還可以用來檢測(cè)在開發(fā)和維護(hù)階段內(nèi)發(fā)生的質(zhì)量變化。一旦檢測(cè)出問題來,

就可以采取措施來糾正，以控制不斷增長(zhǎng)的軟件維護(hù)成本，延長(zhǎng)軟件系統(tǒng)的有效生命期。

為了保證軟件的可維護(hù)性，有四種類型的軟件審查。

①在檢查點(diǎn)進(jìn)行復(fù)審

保證軟件質(zhì)量的最佳方法是在軟件開發(fā)的最初階段就把質(zhì)量要求考慮進(jìn)去，并在開發(fā)過

程每一階段的終點(diǎn)，設(shè)置檢查點(diǎn)進(jìn)行檢查。檢查的目的是要證實(shí)已開發(fā)的軟件是否符合標(biāo)準(zhǔn),

是否滿足規(guī)定的質(zhì)量需求。在不同的檢查點(diǎn)，檢查的重點(diǎn)不完全相同。如圖7.7所示。

可靠性可理解性可理解性可靠性

可適用性可修改性可修改性有效性

可測(cè)試性可移植性

有效性

圖7.7軟件開發(fā)期間各個(gè)檢查點(diǎn)的檢查重點(diǎn)

②驗(yàn)收檢查

驗(yàn)收檢查是一個(gè)特殊的檢查點(diǎn)的檢查，是交付使用前的最后一次檢查，是軟件投入運(yùn)行

之前保證可維護(hù)性的最后機(jī)會(huì)。它實(shí)際上是驗(yàn)收測(cè)試的一部分，只不過它是從維護(hù)的角度提

出驗(yàn)收的條件和標(biāo)準(zhǔn)。

③周期性地維護(hù)審查

軟件在運(yùn)行期間，為了糾正新發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤或缺陷，為了適應(yīng)計(jì)算環(huán)境的變化，為了響應(yīng)

用戶新的需求，必須進(jìn)行修改。因此會(huì)導(dǎo)致軟件質(zhì)量有變壞的危險(xiǎn)，可能產(chǎn)生新的錯(cuò)誤，破

壞程序概念的完整性。因此，必須像硬件的定期檢查一樣，每月一次，或二月一次，對(duì)軟件

做周期性的維護(hù)審查，以跟蹤軟件質(zhì)量的變化。周期性維護(hù)審查實(shí)際上是開發(fā)階段檢查點(diǎn)復(fù)

查的繼續(xù)，并且采用的檢查方法、檢查內(nèi)容都是相同的。為了便于用戶進(jìn)行運(yùn)行管理，適時(shí)

提供維護(hù)工具以及有關(guān)信息是很重要的。

維護(hù)審查的結(jié)果可以同以前的維護(hù)審查的結(jié)果，以及以前的驗(yàn)收檢查的結(jié)果和檢查點(diǎn)檢

查的結(jié)果相比較，任何種改變都表明在軟件質(zhì)量上或其它類型的問題上可能起了變化。

對(duì)于改變的原因應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分析。例如，如果使用的是復(fù)雜性度量標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)當(dāng)隨機(jī)地選擇少

量模塊，再次測(cè)量其復(fù)雜性。如果新的復(fù)雜性值大于以前的值，則可能：

■是軟件可維護(hù)性退化的癥兆；

?預(yù)示將來維護(hù)該系統(tǒng)需要更多的維護(hù)工作量；

■表明修改太倉(cāng)促，沒有考慮到要保持系統(tǒng)的完整性；

■是軟件的文檔化工具以及維護(hù)人員的專業(yè)知識(shí)不足所造成的。

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反之，若復(fù)雜性值減小，則表明軟件質(zhì)量是穩(wěn)定的。

④對(duì)軟件包進(jìn)行檢查

軟件包是一種標(biāo)準(zhǔn)化了的，可為不同單位、不同用戶使用的軟件。軟件包賣主考慮到他

的專利權(quán)，一般不會(huì)提供給用戶他的源代碼和程序文檔。因此，對(duì)軟件包的維護(hù)采取以下方

法。使用單位的維護(hù)人員首先要仔細(xì)分析、研究賣主提供的用戶手冊(cè)、操作手冊(cè)、培訓(xùn)教程、

新版本說明、計(jì)算機(jī)環(huán)境要求書、未來特性表，以及賣方提供的驗(yàn)收測(cè)試報(bào)告等，在此基礎(chǔ)

上，深入了解本單位的希望和要求，編制軟件包的檢驗(yàn)程序。該檢驗(yàn)程序檢查軟件包程序所

執(zhí)行的功能是否與用戶的要求和條件相一致。為了建立這個(gè)程序，維護(hù)人員可以利用賣方提

供的驗(yàn)收測(cè)試實(shí)例，還可以自己重新設(shè)計(jì)新的測(cè)試實(shí)例。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，檢查和驗(yàn)證軟件包

的參數(shù)或控制結(jié)構(gòu)，以完成軟件包的維護(hù)。

(4)選擇可維護(hù)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選擇，對(duì)程序的可維護(hù)性影響很大。

可維護(hù)性

低——?i'.(j

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