左萬娟，虞礪琨，黃 晨，王小麗

(1.北京控制工程研究所，北京 100190；2.北京軒宇信息技術(shù)有限公司，北京 100190)

0 引 言

回歸測(cè)試是指被測(cè)單元、部件、配置項(xiàng)和系統(tǒng)因各種原因進(jìn)行更改后的再測(cè)試[1]，是一種用來保證各種針對(duì)軟件的改動(dòng)不會(huì)帶來不可預(yù)測(cè)的行為或者另外錯(cuò)誤的測(cè)試活動(dòng)[2]，目的是重新驗(yàn)證一個(gè)系統(tǒng)或部件被修改后有沒有造成不期望的副作用，是否仍然符合它的需求規(guī)格說明[3].

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，回歸測(cè)試占軟件維護(hù)費(fèi)用的50%以上[4]，大約30%的錯(cuò)誤都是通過回歸測(cè)試發(fā)現(xiàn)的[5].從成本、效率角度出發(fā)，工程實(shí)踐中，回歸測(cè)試通常選用基于回歸影響域分析的測(cè)試策略.但是，采用該策略的回歸測(cè)試質(zhì)量嚴(yán)重依賴于影響域分析的充分性，影響域分析不到位將直接導(dǎo)致回歸測(cè)試遺漏.因此，回歸影響域分析技術(shù)成為回歸測(cè)試的瓶頸技術(shù).

目前，針對(duì)回歸影響域分析技術(shù)的研究，就其研究本質(zhì)而言，更多地還是基于數(shù)據(jù)流/控制流的研究.董燕等[6]從控制結(jié)構(gòu)算法更動(dòng)、邏輯更動(dòng)、參數(shù)更動(dòng)等方面對(duì)基于代碼更動(dòng)的影響域分析方法進(jìn)行了研究，提出了各類更動(dòng)的分析方法和原則，并將其應(yīng)用于航天嵌入式軟件，取得了良好的效果；楊貞祥、王德敏等[7,8]對(duì)基于控制流和數(shù)據(jù)流的更動(dòng)影響域分析方法進(jìn)行了研究，闡述了分析原理，提出了分析操作步驟；楊波等[9]針對(duì)基于變量自身變化和變量間依賴關(guān)系的變量行為模型開展了研究，提出了一種基于變量影響分析和數(shù)據(jù)變異的回歸測(cè)試用例方法；侯成杰[10]針對(duì)航天器軟件參數(shù)修改的影響域分析方法進(jìn)行了研究，提出基于程序需求覆蓋矩陣和測(cè)試用例-需求覆蓋矩陣的回歸測(cè)試方法；程曉菊、陳永鄭等[11,12]針對(duì)如何利用函數(shù)切片獲取代碼更動(dòng)影響域進(jìn)行了研究.以上研究，基本都是針對(duì)代碼更動(dòng)的回歸影響域分析研究，多數(shù)研究成果較為抽象，缺乏工程實(shí)例.另外，針對(duì)需求更動(dòng)的回歸影響域分析，研究較少.

本文從工程實(shí)例出發(fā)，在已有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)基于數(shù)據(jù)流/控制流的回歸影響域分析方法進(jìn)行了進(jìn)一步地分析和總結(jié).另外，針對(duì)需求更動(dòng)的影響域分析，提出了解決方案.

1 基于數(shù)據(jù)流/控制流的回歸影響域分析方法

基于數(shù)據(jù)流/控制流的影響域分析，顧名思義，是以“流”為牽引，開展回歸影響域分析.其技術(shù)特點(diǎn)在于分析所有線索，技術(shù)難點(diǎn)在于如何保證數(shù)據(jù)流/控制流分析的全面性和徹底性.

1.1 名詞解釋

對(duì)本節(jié)用到的名詞解釋如下：

基礎(chǔ)流：指代碼更動(dòng)直接作用的流.

變異流：指通過變量賦值、函數(shù)調(diào)用過程中的參數(shù)傳遞等操作與基礎(chǔ)流之間建立了依賴關(guān)系的流.

1.2 實(shí)例分析

以一個(gè)第3方評(píng)測(cè)的典型案例作為分析實(shí)例，對(duì)基于數(shù)據(jù)流/控制流的影響域分析方法加以闡述.

1.2.1 更動(dòng)說明

在第3方評(píng)測(cè)的首輪確認(rèn)測(cè)試中，評(píng)測(cè)方提出了如下代碼設(shè)計(jì)缺陷：代碼針對(duì)接收數(shù)據(jù)長度未采取限幅、或上限判斷處理等保護(hù)設(shè)計(jì)，如果長度超限將導(dǎo)致后續(xù)處理中數(shù)組訪問越界.

回歸時(shí)的代碼更動(dòng)如圖1所示.

圖1 修改前后代碼對(duì)比圖

如圖1所示，代碼修改后，針對(duì)接收數(shù)據(jù)長度STS.RecLen(基礎(chǔ)流)增加了限幅保護(hù)設(shè)計(jì)，限幅值設(shè)定為130.

1.2.2 影響域分析

針對(duì)上述代碼更動(dòng)，經(jīng)影響域分析發(fā)現(xiàn)，限幅值設(shè)計(jì)不當(dāng)，仍然存在局部數(shù)組變量寫訪問越界問題.具體回歸影響域分析過程如表1所示.

1.2.3 問題更正

設(shè)計(jì)方針對(duì)問題代碼進(jìn)行了進(jìn)一步修改，將長度限幅值設(shè)定為100，從而有效避免了局部數(shù)組RecBuf[100]寫訪問越界問題.

表1 影響域分析過程說明表

1.3 分析方法小結(jié)

針對(duì)基于數(shù)據(jù)流/控制流的回歸影響域分析而言，如何保證分析的全面性和徹底性是其最突出的技術(shù)難點(diǎn).通過實(shí)例分析，總結(jié)基于數(shù)據(jù)流/控制流的回歸影響域分析方法的要點(diǎn)為：

1) 根據(jù)代碼更動(dòng)，以工具為輔助，識(shí)別基礎(chǔ)流.

2) 追蹤并分析基礎(chǔ)流，在此過程中，根據(jù)變量賦值、函數(shù)調(diào)用過程中的參數(shù)傳遞等操作識(shí)別變異流.

3) 追蹤并分析變異流.

4) 對(duì)基礎(chǔ)流和變異流務(wù)必追蹤到底.

實(shí)例分析證明，引入并加強(qiáng)對(duì)變異流分析，可以從一定程度上解決基于數(shù)據(jù)流/控制流的回歸影響域分析的全面性和徹底性問題.

2 基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法

基于數(shù)據(jù)流/控制流的影響域分析，僅適用于代碼更動(dòng)的影響域分析，無法確認(rèn)代碼更動(dòng)是否完全覆蓋了需求更動(dòng).下面通過代碼更動(dòng)遺漏實(shí)例分析，給出需求更動(dòng)影響域分析方案，即，采用基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法.

2.1 代碼更動(dòng)遺漏實(shí)例分析

下面是一個(gè)代碼更動(dòng)未覆蓋需求更動(dòng)的影響域分析遺漏的實(shí)例.

2.1.1 問題說明

版本升級(jí)后的測(cè)試中，向下位機(jī)(RT端)軟件輸入1553B總線自檢指令后，上位機(jī)(BC端)軟件未能讀取到下位機(jī)軟件輸出的自檢結(jié)果，通訊失敗.

2.1.2 問題分析

根據(jù)需求，下位機(jī)軟件(RT端)在收到1553B總線自檢指令后，應(yīng)通過發(fā)送子地址5輸出自檢結(jié)果.前期版本的測(cè)試結(jié)果表明，發(fā)送子地址5通訊正常，即，軟件實(shí)現(xiàn)滿足需求.由此可見，問題是由版本升級(jí)引起的.

版本升級(jí)過程中，發(fā)生了需求變更，具體變更內(nèi)容為：軟件在收到1553B總線自檢指令后，輸出自檢結(jié)果由1個(gè)字改為3個(gè)字.

代碼隨之更動(dòng)，在收到1553B總線自檢指令后，通過發(fā)送子地址5輸出的自檢結(jié)果由1個(gè)字改為3個(gè)字.

但是，由于發(fā)送子地址5的命令非法表設(shè)置仍保持為版本升級(jí)之前的狀態(tài)，即，1字通訊合法狀態(tài)，未根據(jù)需求更動(dòng)進(jìn)行修改，因而導(dǎo)致發(fā)送子地址5命令非法表的設(shè)置與變更后的通訊協(xié)議(3字通訊狀態(tài))不符，最終導(dǎo)致發(fā)送子地址5通訊異常.

綜上，問題發(fā)生的根本原因是：子地址的命令非法表設(shè)置與協(xié)議要求的子地址通訊長度不匹配.

2.1.3 問題更正

設(shè)計(jì)方針對(duì)問題代碼進(jìn)行了修改，將發(fā)送子地址5的命令非法表設(shè)置為3字合法.更正后的代碼順利通過測(cè)試.

2.1.4 代碼更動(dòng)遺漏原因分析

針對(duì)版本升級(jí)時(shí)的需求更動(dòng)(子地址輸出長度由1字改為3字)，回歸影響域分析不到位，僅針對(duì)子地址輸出的相關(guān)代碼進(jìn)行了修改，未分析出代碼應(yīng)同步修改子地址命令非法表的初始設(shè)置，導(dǎo)致代碼更動(dòng)未覆蓋需求更動(dòng).

2.2 代碼更動(dòng)遺漏解決方案

上述實(shí)例中因需求更動(dòng)而引入的代碼更動(dòng)的顯著特點(diǎn)是：子地址輸出與子地址命令非法表設(shè)置之間沒有“流”做牽引，即，二者在“流”上完全獨(dú)立，無法通過基于數(shù)據(jù)流/控制流的影響域分析來識(shí)別問題.

這種獨(dú)立于數(shù)據(jù)流/控制流的代碼更動(dòng)，基于一定機(jī)理對(duì)代碼執(zhí)行結(jié)果產(chǎn)生了影響.為解決此類因需求更動(dòng)而引入的獨(dú)立于數(shù)據(jù)流/控制流的代碼更動(dòng)的影響域分析不足問題，可以采用基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法.

2.3 基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法

基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法，是指針對(duì)需求更動(dòng)，基于知識(shí)條目，開展影響域分析.即，此類分析，需要掌握一定的“知識(shí)”，否則，將導(dǎo)致影響域分析遺漏.

本節(jié)遺漏實(shí)例的影響域分析所需的知識(shí)條目為：當(dāng)1553B總線某子地址通訊長度發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)分析子地址命令非法表的初始設(shè)置與通訊長度是否匹配.

可見，為確保基于知識(shí)條目的回歸影響域分析的順利開展，需要確保知識(shí)條目的完備性.

由于回歸影響域分析所需要的知識(shí)條目是發(fā)散的，一般都需要從需求更動(dòng)中識(shí)別，因此，有必要對(duì)此開展專門的研究、分析和總結(jié)，建立基于知識(shí)條目的回歸影響域分析檢查單，作為基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法的應(yīng)用支撐.表2 給出了相應(yīng)的示例.

表2 基于知識(shí)條目的回歸影響域分析檢查單示例表

3 兩種方法的對(duì)比分析

針對(duì)基于數(shù)據(jù)流/控制流的影響域分析方法和基于知識(shí)條目的影響域分析方法，進(jìn)行對(duì)比分析如表3所示.

表3 兩種方法的對(duì)比分析

4 基于數(shù)據(jù)流/控制流+知識(shí)條目的回歸影響域分析方案

通過對(duì)兩種影響域分析方法的對(duì)比分析可知，兩種方法特點(diǎn)鮮明、且具有一定的互補(bǔ)性，在回歸測(cè)試過程中，引入基于知識(shí)條目的影響域分析方法，可以對(duì)基于數(shù)據(jù)流/控制流的影響域分析方法形成必要的補(bǔ)充，二者的有效結(jié)合，可以確?；貧w影響域分析的充分性，解決回歸影響域分析不足的瓶頸性問題，由此形成基于數(shù)據(jù)流/控制流+知識(shí)條目的回歸影響域分析方案.同時(shí)覆蓋代碼更動(dòng)影響域分析和需求更動(dòng)影響域分析，是該方案的突出特點(diǎn).

目前，在空間飛行器軟件檢測(cè)站，已經(jīng)采用了基于數(shù)據(jù)流/控制流+知識(shí)條目的回歸影響域分析方案開展回歸測(cè)試，并借鑒代碼審查過程中代碼檢查單的有效運(yùn)用，分別針對(duì)基于數(shù)據(jù)流/控制流的回歸影響域分析方法和基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法建立了相應(yīng)的回歸測(cè)試檢查單，并將其作為回歸測(cè)試過程的關(guān)鍵檢查點(diǎn)，從而有效提升了回歸測(cè)試質(zhì)量，避免了因影響域分析不足而導(dǎo)致的回歸測(cè)試遺漏.

5 結(jié)束語

目前，基于數(shù)據(jù)流/控制流的影響域分析方法仍然是回歸影響域分析的主流方法.但是，不可否認(rèn)的是，基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法，對(duì)基于數(shù)據(jù)流/控制流的回歸影響域分析方法形成了有效的補(bǔ)充，從一定程度上解決了回歸影響域分析不足的瓶頸問題.為確保基于知識(shí)條目的回歸影響域分析方法的有效運(yùn)用，后續(xù)仍需加強(qiáng)研究，逐步形成完備、有效的知識(shí)庫體系，并在此基礎(chǔ)上開展工具研發(fā)，提升回歸測(cè)試效率.