２０１１年７月 湖北成人教育学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＨｕＢｅｉ Ａｄｕｌｔ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｕｔｔｅ Ｊｕｌ，２ ０ １ １ Ｖｏ１．１７ Ｎ Ｏ．４ 第１７卷第４期 浅谈软件测试方法 吴妮妮 ，商林２ （１．长江职业学院工学院，湖北武汉，４３００７４；２．武汉交通职业学院，湖北武汉，４３００６５） ［摘要］从软件测试的技术与过程、持续的软件测试、软件测试的充分性准则等方面简要介绍软件测试的基本思想； 讨论软件测试中的若干问题，包括面向路径的测试数据自动生成、测试预言、期望结果的自动生成、回归测试等；并且探讨 软件测试的发展趋势等。 ［关键词】软件测试；软件质量；软件的易测试性 ［中图分类号】ＴＰ３１１．弱 ［文献标识码］Ａ ［文章编号】１６７３－－－３８７８（２０１１）ｏ４－＿０１４５—ｏ３ １．引言 项目中，尽管采用形式化方法描述和证明软件规约。并且 随着社会的不断进步和计算机科学技术的飞速发展， 采用程序正确性证明方法排除了软件开发前期的许多缺 计算机及软件在国民经济和社会生活等方面的应用越来 陷，单元测试仍然发现了整个软件开发过程１５．７５％的缺 越广泛和深入。作为计算机的灵魂，软件在其中起着举足 陷。 轻重的作用。软件的失效有可能造成巨大的经济损失，甚 随着人们对软件测试重要性的认识越来越深刻，软件 至危及人的生命安全。例如，ｌ９９６年Ａｒｉａｎｅ５运载火箭的 测试阶段在整个软件开发周期中所占的比重日益增大。 发射失败等都是由软件故障引起的 ．２ Ｊ。 现在有些软件开发机构将研制力量的４０％以上投入到软 软件开发的各个阶段都需要人的参与，然而在人的工 件测试之中；对于某些性命攸关的软件，其测试费用甚至 作和通信过程中出现错误是难免的，不可能完美无缺。与 高达所有其他软件工程阶段费用总和的３到５倍…。尽 此同时，随着计算机所控制的对象的复杂程度不断提高和 管人们在软件开发过程中也采用形式化方法描述和证明 软件功能的不断增强，软件的规模也在不断增大。例如， 软件规约 ，并采用程序正确性证明 鲥、模型检验 ’ 等方 Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ操作系统的代码大约有３２００万行 】。这使 法保证软件质量，但是这些方法都存在一定的局限性 Ｊ， 得错误更是不可避免。人们在软件的设计阶段所犯的错 尚未达到广泛实用阶段。因此。程序代码最终体现了软件 误是导致软件失效的主要原因，软件复杂性是产生软件缺 的质量，无论是从软件开发还是软件测试自身的效益看， 陷的极其重要的根源 Ｊ。 软件测试在今后较长时间内仍将是保证软件质量的重要 软件测试是保证软件质量和可靠性的重要手段。目 手段。 前许多项目的软件工程实践以结构化分析和设计为核心， ２．软件测试的基本思想 在开发阶段的前期，包括需求分析和设计都是以技术评审 ２．１软件测试的技术与过程 和工程管理作为质量保证的手段。而技术评审和工程管理 如图ｌ所示，现有的软件测试技术通常分为静态测试 主观因素很大，很可能又引入新错误并扩展到后续开发阶 和动态测试。静态测试是不执行程序代码而寻找程序代 段［引。 码中可能存在的缺陷或评估程序代码的过程。静态测试 另一方面，软件测试确实能够发现软件中隐藏的许多 包括主要由人工进行的代码审查、代码走查、桌面检查以 缺陷。例如，在英国约克大学为英国海军开发的ＳＨＯＬＩＳ 及主要由软件工具自动进行的静态分析。如果广义地理 ［收稿日期】２０１１一ｏ３—３０ ［作者简介］昊妮妮，女，长江职业学院工学院讲师。研究方向：通信网络与通信原理。 ・１４５・ 解，静态测试还包括软件需求分析和设计阶段的技术评 下两种方式 ０Ｊ。确认测试主要采用黑盒测试中的状态 审 引。 测试、事务流测试等测试技术Ｌ２Ｊ。 动态测试通过在抽样测试数据上运行程序来检验程 ２．２持续的软件测试 序的动态行为和运行结果，以发现缺陷。动态测试包括生 软件测试是保障软件质量的重要手段，但它不是万能 成测试用例、运行程序和验证程序的运行结果等三部分核 的，不能取代其他软件质量保障手段。完整的软件质量保 心内容，以及文档编制、数据管理、操作规程及工具应用等 障活动应该贯穿整个软件生存周期，包括评审、检查、审 辅助性工作。动态测试最重要的问题是生成测试用例的 查、设计方法学和开发环境、文档编制、标准、规范、约定及 策略，它是动态测试有效、高效的关键。测试用例包括输 符号执行 度量、培训、管理等。软件质量需要综合运用包括软件测 入数据和期望结果，一般说到测试用例生成时，由于期望 程序插麓 试在内的诸多手段才能得到最有力的保障。 结果构造的困难性，都侧重或仅生成输入数据。并称之为 变异测试 数据灌灏试 完整的软件测试工作也应该贯穿整个软件生存周期， 测试数据，下面的讨论即按此约定。 等价类划分 它有两方面的含义：（１）软件开发不同阶段都有软件测试 软件测试技术 因苷∈图 工作；（２）软件测试工作的各个步骤分布在整个软件生存 判定袭 静卷测试技术 动态 试技术 周期中 Ｊ。 ｒ——ｒ——Ｉ＿—Ｔ１ 边值分析 代代桌静技 广———————＋———— 玛码面杏－术 白盒测 程序与规约栩鲭愚盒测 正交实验设 表１描述了软件测试各阶段工作在软件生存周期中 试技术 台的测试技术 试技术 走榆分 状态溯试 的分布情况（表中从左往右各列存在时间由前往后的顺 蠢蠢查折审 控域 制测 序性）。按照软件测试流程，将软件测试工作划分为计划 流试 测 （指进行测试计划）、设计（指进行测试设计）和执行（含评 试 价，指执行测试并判别结果、评价测试效果和被测试软 ｒ——］ｒ—— ————ｒ１ ｒ—— ＿＿１ 语 分 条爿件路仝 伞会用 旬 支 件定疆往定 引定疆 件）几个阶段。表１表明软件测试工作连续不断地在软件 爱 疆 覆 盏覆值 用值盖 盖盏 盏条 盏箍爱 ｌ 开发过程中进行。这体现了软件测试的一个原则：尽早开 始软件测试工作，不断进行软件测试工作。 田Ｉ 软１簪测试技术的分类 囊Ｉ 较件 试晷骱ｌ置工作的分布 按照生成测试数据所根据的信息来源，动态测试分为 求 悭 ｌ 蝙 自ｌ越 砖 捷 分昕 鞋ｉＩ 设－｝ 搿幽 ■ 试 翻 基于规约的测试（又称黑盒测试或功能测试）、基于程序 乘境糟试 Ｉ ．¨ Ｉ 性 ｝ Ｉ拽¨Ｉ ｆＩ Ｉ Ｉ的测试（又称白盒测试或结构测试）以及程序与规约相结 册 ｌ ｜ｊ削 Ｉ ㈨ ｌ 执 ｌ ｝ｌ Ｉ 合的测试。基于规约的测试是指测试人员无须了解程序 ｌ 试 ｊ ｉｔ－９Ｊ ｌ ㈣ Ｉ ｌ ｆｒ Ｉ ｌ＆ｉｌ 的内部结构，直接根据程序输入和输出之间的关系或程序 的需求规约来确定测试数据，推断测试结果的正确性。基 ２．３软件测试的充分性准则 于规约的测试包括：等价类划分、因果图、判定表、边值分 Ｇｅｒｈａｒｔ于１９７５年在研究软件测试能否保证软件的 析、正交实验设计、状态测试、事务流测试等。基于程序的 正确性时提出软件测试充分性的概念。软件测试的充分 测试是指测试人员根据程序的内部结构特性和与程序路 性是根据被测软件在有限多个测试数据上的行为判断在 径相关的数据特性设计测试数据。它包括控制流测试和 所有测试数据上的行为的逻辑基础 。 数据流测试两类主要技术以及域测试、符号执行、程序插 测试充分性准则是判定测试数据集对于被测程序是 装和变异测试等其他技术。程序与规约相结合的测试则 否充分的准则。如果测试数据集不充分，就必须增加更多 综合考虑软件的规范和程序的内部结构来生成测试数 的测试数据，否则可以结束当前测试工作。在文献中，有 据［１，２，９，１０】。 许多软件测试的充分性准则。以及对充分性准则的研 软件测试的过程分为单元测试、组装测试、确认测试、 究 。良好的软件测试充分性准则应该具有如下基本性 系统测试等几个阶段 ＿２，９ Ｊ。单元测试可以运用白盒测试 质：空集不充分性、有限性、单调性、非复合性、非分解性、 （控制流、数据流测试）、黑盒测试（等价类划分、因果图、 非外延性、一般多重修改性、复杂性、回报递减律。 边值分析）等多种测试技术。组装测试主要采用黑盒测 ２Ｏ世纪８０年代中期，提出了充分性准则满足的ｌ１ 试中的等价类划分、边值分析，白盒测试中的数据流测试， 条公理。目前，通常用测试覆盖准则度量测试充分性。到 域测试，调用对覆盖等测试技术。组装测试的策略是指进 目前为止，已经提出许多针对程序内部结构的测试覆盖准 行单元组装的方法和步骤。组装测试的策略有渐增式组 则，主要包括控制流测试覆盖准则和数据流测试覆盖准 装和非渐增式组装两类，而前者又分为自底向上和自顶向 则。控制流测试覆盖准则包括语句覆盖、分支覆盖、条件 ・１４６・ 覆盖、判定条件覆盖、路径覆盖等。数据流测试覆盖准则 包括定值覆盖、引用覆盖等准则。这些准则不仅可以定量 地规定软件测试需求，指导测试数据的选择，而且可以度 量测试数据集揭示软件特定特征的能力，对测试结果和软 件可靠性评估具有重要影响。 ３．软件测试中的若干问题 ３．１面向路径的测试数据自动生成 开销。 ４．结束语 软件测试是一项费时、费力并且单调乏味的活动，测 试人员需要设计、执行、分析大量的测试用例。软件测试 的自动化将有效地减轻测试人员的劳动强度，提高测试的 效率和质量，从而节省软件开发的成本，提高软件的质量。 虽然软件测试在软件质量保证中正发挥着越来越重要的 软件测试在整个软件开发周期所占的比重很大。据 统计，在所有的软件测试的开销中，约４ｏ％花费在设计测 试用例上，约５０％花费在编写和编译测试脚本上，另外约 作用，但是，目前在有些单位或部门软件测试仍然没有得 到足够的重视，主要有两个原因。一个是企业的任务或市 场的压力大，为了利润就缩短软件测试的时间，其结果是 牺牲了软件产品的质量。另外一个是软件测试的实施效 果不很理想，表现为投入大，回报低。这主要是由于当前 软件测试的自动化程度偏低，现有的软件测试技术不能满 １０％花费在测试脚本的执行和配置管理上。在软件测试 中，面向路径的测试数据生成问题（在本文中简称为Ｑ问 题）描述为：给定一个程序Ｐ和Ｐ中一条路径Ｗ。设Ｐ的 输入空间为Ｄ，求ｘ∈Ｄ，使得Ｐ以ｘ为输入运行，所经过 的路径为ｗ。软件的单元测试中控制流测试中诸如语句 足当前软件开发的要求。这就需要研究更加有效的软件 测试技术。并且加速把先进、有效的技术从实验室转化为 工业界实用的方法的进程。 覆盖、分支覆盖、条件覆盖、判定条件覆盖、路径覆盖等问 题和数据流测试中的全定值覆益、全引用覆盖等问 题 －１。。，以及组装测试中的调用对覆盖和数据流测试等问 参考文献： 题可以归结为Ｑ问题。自动求解Ｑ问题将有效地减轻测 试人员的劳动强度，提高测试的效率和质量，节省软件开 ［１］齐治昌，谭庆平，宁洪．软件工程［Ｍ］．北京：高等教育 出版社。２００１． 发的成本。根据估算，对于一个典型的大型软件项目，若 能自动生成测试数据，则能节省整个软件开发费用的 ４％，相当于数百万美元。 ３．２测试预言、期望结果的自动生成 ［２］周涛．航天型号软件测试［Ｍ］．北京 宇航出版社， １９９ｌ９． ［３］Ｗｅｙｕｋｅｒ Ｅ．Ｊ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｖｅｒｙ Ｉ￣ｒｇｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ａ Ｃｏｓｔ— Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｗａｙ．Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ， １９９４．４７：９７—１０３． 测试预言是一种检验待测系统在特定执行下是否正 确运行的方法。期望结果用来确定测试用例执行的成功 与否，它是程序根据输入应该得到的输出 因此，期望结 果是一种比较理想的测试预言。自动生成期望结果不仅 ［４］蔡开元．软件可靠性工程基础［Ｍ］．北京：清华大学出 版社。１９９５． 能有效地减轻测试人员的负担，而且能为不问断的持续测 试提供有力的支持。但是现有的对自动生成期望结果的 研究工作很少。 ３．３回归测试 ［５］Ｋｉｎｇ Ｓ，Ｈａｍｍｏｎｄ Ｊ，Ｃｈａｐｍａｎ Ｒ，ｅｔ １ａ．Ｉｓ Ｐｒｏｏｆ Ｍｏｒｅ Ｃｏｓｔ—Ｅｆｆｃｔｅｉｖｅ Ｔｈａｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ？ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｏｆｗａｔｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇ，２０００，ｎ２６（８）：６７５ ６８６． ［６］陈火旺，罗朝晖，马庆鸣．程序设计方法学基础［Ｍ］． 长沙：湖南科学技术出版社，１９８７． 回归测试的目的是确认修改后的软件，以保证在以前 测试过的代码中没有引入新的缺陷。据统计。回归测试占 整个软件系统开销的１／３。已有的测试用例集是回归测 ［７］Ｃｌａｒｋｅ Ｅ．Ｍ，Ｇｒｕｍｂｅｒｇ ０，Ｐｅｌｄ Ｄ．Ｍｏｄｅｌｏ Ｃｈｅｃｋｉｎｇ． Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｅｎｇｌｎｄ：Ｔａｈｅ ＭＩＴ Ｐｒｅｓｓ，１９９９． 试的基础。回归测试还要根据需要设计新的测试用例。 针对已有的测试用例集，回归测试主要有选择性重测和全 部重测两种策略。为减少回归测试的开销，在保证回归测 ［８］单锦辉．面向路径的测试数据自动生成方法研究［Ｄ］． 长沙：国防科学技术大学，２００２． 试的质量的前提下，应尽量减少回归测试时需求运行的测 试用例数目。对于选择性重测的测试策略，在选择哪些测 试用例需要重新运行时要进行大量的分析，代价很大。如 ［９］郑人杰．计算机软件测试技术［Ｍ］．北京：清华大学出 版社。１９９２． ［１Ｏ］朱鸿，金凌紫．软件质量保障与测试［Ｍ］．北京：科学 出版社。１９９７． 果分析之后，结果发现所有或者几乎所有的测试用例都被 选中，那么就根本就没必要去进行分析，简单地重新运行 整个测试用例集同样有效甚至更有效，从而节省了分析的 ・（责任编辑：胡炼） １４７・
