柏文琦

(湖南省計量檢測研究院，長沙 410014)

0　引言

隨著信息科學(xué)的快速發(fā)展，特別是計算機技術(shù)在各行各業(yè)逐漸得到普遍的應(yīng)用。在現(xiàn)代社會中，人們在生活、勞動、科研及教育等眾多領(lǐng)域都引入了計算機軟件，且對其的依賴性越來越強。同樣，在現(xiàn)代計量檢測工作中，計算機技術(shù)與很多計量儀器的結(jié)合，開辟了全新的、先進的工作方法和研究領(lǐng)域。在實際的計量工作中，計算機軟件已經(jīng)成為一種智能的、自動化的計量儀器。然而，由于軟件是由人來設(shè)計開發(fā)的，其實際功能不可能完美無缺，一些人為的錯誤或疏忽不可避免，導(dǎo)致計算機軟件在實際的應(yīng)用中可能會出現(xiàn)這樣或那樣的錯誤，給生產(chǎn)生活造成不必要的麻煩，甚至是無可挽回的經(jīng)濟損失。因此，在軟件投入使用之前應(yīng)對其進行認真、科學(xué)和全面的測試，盡早發(fā)現(xiàn)軟件中的缺陷，并采取措施對其進行改進，避免將軟件的錯誤帶入實際的生產(chǎn)、生活中。通常來講，在軟件開發(fā)的總開銷中，軟件測試開銷將達到30％～50％，若再加上軟件投入使用后，由于軟件本身的缺陷而導(dǎo)致的軟件維護開銷，軟件開發(fā)將會有40％以上的成本和時間要花費在軟件測試上，在一些極端的情況下，軟件測試的費用甚至?xí)鲕浖_發(fā)其他步驟費用總和的若干倍。由此可見，軟件測試在軟件開發(fā)過程中具有非常更重要作用，特別是將計算機軟件應(yīng)用于計量測試這樣對準確度要求較高的量化工作領(lǐng)域時，軟件測試的地位就顯得更為重要了。

1　軟件測試與計量測試的關(guān)系

在計量工作中，科學(xué)儀器具有非常重要的作用，通常一流的科學(xué)研究往往都依賴于一流的科學(xué)儀器。隨著計算機科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們已經(jīng)逐漸接受這樣的一個事實：“計算機軟件就是儀器、就是設(shè)備”[3]。從儀器操作人員的角度來看，所有的操作過程直接接觸的不再是傳感器、電流、電壓等客觀物體或參數(shù)，而是變成了觸摸屏、選擇菜單、按鈕等事先由軟件設(shè)置好的程序，以前計量測試過程中所用到的傳感器、電橋等都被封裝在軟件的背后，使操作人員無需也無法知道傳感器的反饋電壓是多少等等這類信息，軟件自動的將這類信息轉(zhuǎn)換成我們能讀得懂的形式展現(xiàn)，軟件就像外衣一樣包裹著儀器。

近年來，隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，軟件應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大及復(fù)雜性的不斷增加，ISO、ANSI及IEEE等眾多關(guān)于軟件測試和質(zhì)量控制的國際標(biāo)準相繼問世，使軟件測試和軟件質(zhì)量得到了廣泛的關(guān)注。人們逐漸意識到軟件測試不單單是發(fā)現(xiàn)錯誤，還應(yīng)包括對軟件質(zhì)量的評價，是保證軟件質(zhì)量的重要手段。2004年，IEC和ISO的第一聯(lián)合技術(shù)委員會在軟件工程標(biāo)準術(shù)語中將“軟件測試”定義為：是為標(biāo)識軟件問題及缺陷，評價并改進軟件質(zhì)量而進行的活動。即軟件測試并不僅僅是單純找出軟件系統(tǒng)的錯誤，還要包括對缺陷的評價以及如何改進，因此測試是一個貫穿于軟件開發(fā)過程始終的、科學(xué)的質(zhì)量控制過程。

傳統(tǒng)計量測試是對某個系統(tǒng)進行測定，判斷其性能是否滿足需求，或者確定實際結(jié)果與預(yù)期結(jié)果之間的差別，與軟件測試技術(shù)的主要區(qū)別在于測量的對象不同。因此，軟件測試是傳統(tǒng)計量測試的拓展與延伸，是現(xiàn)代計量技術(shù)的重要分支。計算機技術(shù)與傳統(tǒng)計量測試技術(shù)的交叉融合構(gòu)成了現(xiàn)代軟件測試技術(shù)的基礎(chǔ)。

2　軟件測試的原則

2.1　軟件測試應(yīng)貫穿軟件開發(fā)的全過程

由于軟件開發(fā)各個階段工作的復(fù)雜性與多樣性，及各階段工作人員間工作的配合關(guān)系，使得開發(fā)的每個階段都可能有錯誤產(chǎn)生。因此軟件測試不是軟件開發(fā)過程中的某個獨立的階段，而是貫穿于軟件開發(fā)各個階段的一個過程，應(yīng)堅持在各個階段進行詳細的測試及技術(shù)評審，盡早發(fā)現(xiàn)并預(yù)防錯誤。軟件測試的W模型能夠具體地表現(xiàn)出軟件測試與軟件開發(fā)的同步性，如圖1所示。

2.2　合理選擇測試用例

完整的測試用例包括測試的輸入數(shù)據(jù)和這些輸入數(shù)據(jù)所對應(yīng)的預(yù)期輸出結(jié)果。在設(shè)計測試用例時，還應(yīng)考慮其合理及不合理的輸入條件。在軟件設(shè)計的合理范圍內(nèi)能夠驗證軟件的輸入條件是合理輸入條件；在軟件設(shè)計的合理范圍之外的、臨界的、異常的輸入條件是不合理輸入條件。用不合理的輸入條件對軟件進行測試能夠檢測軟件的完整性及容錯能力，常常會比合理輸入條件發(fā)現(xiàn)更多、更全面的錯誤。

圖1　軟件測試的W模型

2.3　開發(fā)人員應(yīng)避免測試自己的程序

由于在軟件開發(fā)中，可能會由于對問題的說明不清或表達有歧義而引起誤解，導(dǎo)致錯誤，這種情況一般開發(fā)人員自己很難發(fā)現(xiàn)。另外從心理角度來講，開發(fā)人員一般都不希望自己的程序會出錯。因此，軟件測試工作一般應(yīng)由開發(fā)組成員以外的工作人員來完成，這樣會更有效、更客觀。

3　軟件測試的實施

3.1　軟件測試方法

軟件測試方法可以分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩大類。

3.1.1靜態(tài)測試

靜態(tài)測試主要是對被測軟件進行特性分析，要是手動測試，采用不在計算機上運行被測試的軟件的其他手段達到測試目的。靜態(tài)測試能夠有效地發(fā)現(xiàn)軟件中30％～70％的編碼錯誤和邏輯錯誤。

3.1.2動態(tài)測試

動態(tài)測試需要在計算機上運行被測試軟件，通過輸入相應(yīng)的測試用例，判定執(zhí)行結(jié)果的合理性，對被測軟件的可靠性、有效性及正確性進行判斷。動態(tài)測試包括“白盒”測試和“黑盒”測試2種方法。

1)“白盒”測試主要從細節(jié)出發(fā)進行測試，為檢查被測軟件的分支及循環(huán)的有效性，為每條邏輯路徑分別設(shè)計測試用例。一般選用最有效，即產(chǎn)生錯誤的可能性最大的路徑進行測試，因此，在“白盒”測試中，合理地設(shè)計測試用例是至關(guān)重要的。

2)“黑盒”測試主要從整體出發(fā)，在軟件界面上進行軟件測試，并不考慮軟件的處理過程及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其作用是判斷被測軟件的功能是否具有可操作性及有效性，即軟件是否能夠正確接收數(shù)據(jù)，并輸出合理的結(jié)果等。

在實際進行軟件測試時，應(yīng)在不同階段為找出不同類型的錯誤而合理地選用“白盒”測試和“黑盒”測試，二者應(yīng)相互補充，而不能相互替代。

此外，根據(jù)測試的自動化程度，還可將軟件測試分為自動測試和手動測試。軟件測試最初都是手動進行的，隨著軟件規(guī)模的不斷增加，自動測試逐漸凸顯出其優(yōu)越性，而漸漸被廣泛認可。軟件自動測試效率高、開銷低、還能完成手工測試難以實現(xiàn)的測試。

3.2　軟件測試的過程

軟件測試過程一般包括以下4步：單元測試、組裝測試、確認測試及系統(tǒng)測試，圖2給出了簡單的測試流程圖。

圖2　軟件測試流程圖

3.2.1單元測試

單元測試是根據(jù)設(shè)計要求，對被測軟件的每個功能對應(yīng)的獨立程序塊進行測試，通過對各個單元進行檢查，判斷該功能能否滿足設(shè)計需求。一般在某一程序模塊的編程完成后，直接由程序員進行相應(yīng)的單元測試，往往采用“白盒”測試的方法對程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行檢查，重點發(fā)現(xiàn)代碼的編寫錯誤，并加以解決。

3.2.2組裝測試

單元測試成功完成后，在將若干程序模塊組裝成系統(tǒng)時，對各模塊間的接口及通訊進行的檢查稱為組裝測試。一般有兩種方法：增式和非增式方法。把待測試的模塊組裝到已測好的模塊組上進行測試的方法為增式方法；把所有已通過單元測試的模塊組合成整個系統(tǒng)，然后再對該系統(tǒng)進行統(tǒng)一測試的方法為非增式方法。一般在基本完成了軟件開發(fā)編碼工作后，由負責(zé)不同模塊的開發(fā)人員一起完成組裝測試。

3.2.3確認測試

確認測試也可稱為有效性測試，主要用來驗證軟件的配置是否合理、軟件功能是否完善以及性能是否滿足用戶的所有需求。系統(tǒng)測試通常根據(jù)軟件需求說明書，通過黑盒測試法進行測試，在實際測試過程中，將通過確認測試的軟件與支持軟件的數(shù)據(jù)、計算機硬件、外設(shè)及相關(guān)人員等結(jié)合在一起，通過實際運行對整個系統(tǒng)進行測試。通常應(yīng)有最終用戶代表進行實際的系統(tǒng)測試。

4　結(jié)束語

現(xiàn)代計量技術(shù)及計算機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得軟件測試技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個方面。但在我國的計量領(lǐng)域，軟件測試技術(shù)的發(fā)展還很落后，這就需要相關(guān)工作者認真研究、努力創(chuàng)新，爭取為計量工作及軟件測試工作開拓出新的局面。

[1]薛賽男,趙偉.軟件測試技術(shù)——計量測試技術(shù)的新領(lǐng)域[J].計量技術(shù),2003(5)

[2]廚煜,周國慶,奚文駿.軟件測試技術(shù)概述[J].中國測試技術(shù),2005,3(3)

[3]黃俊.淺談具有計量特色的軟件測試人才培養(yǎng)[J].計算機教育,2008,18:070

[4]聶長海.關(guān)于軟件測試的幾點思考[J].計算機科學(xué)2011.02(11)

[5]薛沖沖,陳堅.軟件測試研究[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用.2011(2)

[6]張云崗,劉春茂.軟件測試技術(shù)淺析[J].技術(shù)與市場.2011(2)