高欣

摘 要

互聯(lián)網(wǎng)信息高速發(fā)展的大背景下，無論硬件軟件的復(fù)雜程度，還是技術(shù)含量都在日益提高，人們對(duì)軟件的需求也越來越高。與此同時(shí)，軟件中存在的漏洞和缺陷也迅速成為黑客攻擊的對(duì)象，因此，建立一套高保障性的技術(shù)體系以保護(hù)軟件的研制和可靠性成為當(dāng)下社會(huì)研究的當(dāng)務(wù)之急。

【關(guān)鍵詞】軟件應(yīng)用 軟件開發(fā) 軟件測(cè)試

1 工程實(shí)例

1.1 測(cè)試過程

軟件開發(fā)是一個(gè)常規(guī)的過程，在當(dāng)今時(shí)代環(huán)境下，一般分為4個(gè)階段，每個(gè)階段中都需要對(duì)軟件進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試，一般分為：靜態(tài)分析、代碼審查、單元測(cè)試、部件測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試。

1.1.1 靜態(tài)分析

使用專業(yè)靜態(tài)分析工具，對(duì)軟件應(yīng)用的程序，數(shù)據(jù)等參數(shù)進(jìn)行剖析，并進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)分析，將軟件應(yīng)用內(nèi)部的靜態(tài)信息和代碼信息提取出來，為未來的動(dòng)態(tài)測(cè)試提供參考數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)在的軟件模型，對(duì)軟件的質(zhì)量做出正確評(píng)價(jià)。

1.1.2 代碼審查

主要是對(duì)代碼進(jìn)行一系列專業(yè)的檢查過程，對(duì)代碼的容錯(cuò)綠，代碼運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果的一致性，代碼的可讀性等進(jìn)行檢查分析。重點(diǎn)對(duì)代碼的邏輯性，完整性進(jìn)行檢查，保證正確率。

1.1.3 單元測(cè)試

按照軟件設(shè)計(jì)的說明圖，模擬軟件運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行部件，針對(duì)軟件的環(huán)境進(jìn)行接口模擬，并創(chuàng)造出軟件的真實(shí)運(yùn)行環(huán)境，進(jìn)行測(cè)試，監(jiān)測(cè)軟件的運(yùn)行結(jié)果。

1.1.4 部件測(cè)試

按照被測(cè)軟件的說明圖，在單元測(cè)試的基礎(chǔ)上，將各個(gè)測(cè)試成功的單元模塊按需求和設(shè)計(jì)組裝成一個(gè)符合設(shè)計(jì)需求的整體功能模塊，并進(jìn)行測(cè)試，其目的是監(jiān)測(cè)軟件各個(gè)單元和接口之間的兼容性和容錯(cuò)率，保證軟件的設(shè)計(jì)成功。

1.1.5 配置項(xiàng)測(cè)試

所謂配置項(xiàng)是軟件中為滿足不同用戶的不通需求而設(shè)計(jì)的，能體現(xiàn)用戶個(gè)性化功能的配置功能項(xiàng)，測(cè)試的目的是監(jiān)測(cè)配置項(xiàng)在軟件中的一致性。

1.2 問題現(xiàn)象

某產(chǎn)品軟件到了后期階段仍在進(jìn)行頻繁更改，通過對(duì)其分析，得出軟件復(fù)雜度高是其存在的主要問題：

（1）模塊在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使用單出入口的結(jié)構(gòu)，降低復(fù)雜性。

（2）在模塊的邏輯設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn)，采用分層次的結(jié)構(gòu)，并在不同層次上設(shè)計(jì)不同的扇入扇出數(shù)，保證模塊的扇出數(shù)較低，一般不超過7，并且盡可能的增加模塊的扇入數(shù)，以保證代碼的簡(jiǎn)潔性。另外，高層模塊的設(shè)計(jì)應(yīng)該采取不同策略，比如高層模塊扇出較高，低層模塊扇入較高等。

（3）軟件單元的圈復(fù)雜度（即McCabe 指數(shù)）應(yīng)小于10。

（4）簡(jiǎn)化軟件單元的源代碼數(shù)量，高級(jí)語言實(shí)現(xiàn)的單元，不應(yīng)超過60行。

1.3 問題分析

測(cè)試的目的是為了更正軟件的錯(cuò)誤，降低風(fēng)險(xiǎn)率，一般來說經(jīng)過幾個(gè)階段的測(cè)試后，軟件中的缺陷基本都能被修復(fù)，但是沒有重視靜態(tài)分析中的軟件圈復(fù)雜度，基本復(fù)雜度超標(biāo)的現(xiàn)象，軟件在后期的高復(fù)雜性往往會(huì)帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

2 測(cè)試指導(dǎo)設(shè)計(jì)

2.1 軟件質(zhì)量的pareto原理

pareto原理[2] 指出，20%的軟件模塊包含了軟件中80%的缺陷，20%的軟件改進(jìn)，需花費(fèi)80%的適應(yīng)性維護(hù)費(fèi)用。從這里可以得出結(jié)論，高復(fù)雜的模塊會(huì)導(dǎo)致軟件中可能出現(xiàn)的絕大部分錯(cuò)誤，而且不容易修復(fù)。因此，在軟件設(shè)計(jì)早起杜絕復(fù)雜度過高的風(fēng)險(xiǎn)十分必要。

2.2 降低軟件圈復(fù)雜度

2.2.1 圈復(fù)雜度定義

圈復(fù)雜度作為一個(gè)衡量軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)量上表現(xiàn)為獨(dú)立線性路徑條數(shù)，即合理的預(yù)防錯(cuò)誤所需測(cè)試的最少路徑條數(shù)。1976年ThomasMcCabe提出了圈復(fù)雜度（Cyclomatic Complexity）的概念，依據(jù)圈復(fù)雜度定義了軟件的復(fù)雜性。1977年Halstead提出了軟件科學(xué)復(fù)雜度度量。文獻(xiàn)[3]，在這個(gè)理念中重點(diǎn)分析了嵌入式軟件的位置的重要性，并通過模型的方式展示了軟件復(fù)雜度的度量對(duì)識(shí)別代碼錯(cuò)位的重要性。可以看出，軟件的錯(cuò)誤和缺陷并非隨機(jī)分布的，而是有跡可循，和軟件的個(gè)性化，復(fù)雜度息息相關(guān)。

2.2.2 復(fù)雜度計(jì)算方法

C語言常用的軟件模塊邏輯結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)流圖）有如下幾種，如圖3所示。

2.2.3 降低圈復(fù)雜度

如果圈復(fù)雜度高于標(biāo)準(zhǔn)值的時(shí)候，可以提前做出判斷，降低代碼的復(fù)雜度和重復(fù)性。在判斷語句中采取單一的判斷條件，或者將重復(fù)代碼用一個(gè)函數(shù)來替代。都是降低代碼復(fù)雜度和重復(fù)性的有力措施。

2.3 降低軟件基本復(fù)雜度

運(yùn)轉(zhuǎn)正常的語句或代碼應(yīng)帶保證單入口和單出口結(jié)構(gòu)，保證程序的簡(jiǎn)潔性，不應(yīng)過多使用異常跳轉(zhuǎn)語句增加程序的運(yùn)轉(zhuǎn)復(fù)雜度，如果非結(jié)構(gòu)化語句過多，出入口增大，只會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度增高，增加軟件后期運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，只要控制程序語句的結(jié)構(gòu)單一化，簡(jiǎn)單化，避免各種非正常跳轉(zhuǎn)語句的使用，復(fù)雜度就會(huì)在可控制的范圍內(nèi)，有利于程序的運(yùn)行穩(wěn)定。

2.4 降低軟件扇出數(shù)

扇出的意思是函數(shù)調(diào)用其他函數(shù)的個(gè)數(shù)，如果扇出過小，則會(huì)導(dǎo)致程序代碼過長(zhǎng)，如果扇出過大，則會(huì)增加程序內(nèi)函數(shù)的調(diào)用次數(shù)，影響速度，一般來說扇出最好為3或4個(gè)，最高不超過7個(gè)。

扇入的意思是一個(gè)函數(shù)被其他程序調(diào)用的次數(shù)，扇入較多會(huì)增加模塊的使用頻率，但是過高的扇入會(huì)影響程序的聚合性，如果扇出扇入次數(shù)過高，可以考慮重新調(diào)整該函數(shù)或過程。

3 結(jié)語

本文通過以測(cè)試結(jié)果來倒向改進(jìn)軟件設(shè)計(jì)的思路，提高了軟件的設(shè)計(jì)質(zhì)量和可靠性，可以看出，在軟件代碼內(nèi)部進(jìn)行早期分析，在軟件設(shè)計(jì)早期對(duì)軟件代碼，復(fù)雜度等指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化限制，對(duì)軟件后期的穩(wěn)定運(yùn)行，錯(cuò)誤率降低有非常大的影響和幫助，成為軟件改進(jìn)的新思路。

參考文獻(xiàn)

[1]尹平，許聚常，張慧穎.軟件測(cè)試與軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

[2]SCHULMEYER G G.軟件質(zhì)量保證[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]JOHN C，MUNSON.Software faults，software failures and software reliability modeling[J].Information and Software Technology，1996（02）.

作者單位

天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院 天津市 300451