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1、华东理工大学硕士学位论文第 1 页 通过静态分析提高测试效率 本文主要阐述了通过静态分析提高测试效率的办法，旨在提高大型软件开发项目的 开发效率和软件的质量。 我们通过分析一些软件在开发过程中测试程序的应用情况，发现动态测试运用得比 较好，而静态测试的运用情况却不太理想。但是，在既要提高软件开发产品的质量，又 不能增加软件开发项目的开发时间和难度的前提下，较好的处理办法是充分地发挥和使 用静态测试工具。为此，在本文中提出了一个方案，来说明怎样在软件测试过程中引进 静态分析工具以及建立一个测试过程，使得静态分析工具能够在检测程序中得到最大程 度的应用，进而提高程序测试的工作效率。 关键词:编辑器
2、静态分析动杰分析 第 H 页华东理工大学硕士学位论文 I mp r o v i n g t h e T e s t i n g E f f i c i e n c y b y S t a t i c A n a l y s i s T h i s p a p e r d e s c r i b e s a t e s t e ff i c i e n c y im p r o v e m e n t a i m in g t o i m p r o v e s o ft w a r e q u a l i t y i n a l a r g e o r g a n i z a t i o n
3、t h a t h a s a la r g e n u m b e r o f s o f t w a r e p r o j e c t s . F i r s t , w e i d e n t i f i e d a c t i v i t i e s i n t h e t e s t i n g i n t h e o r g a n i z a t i o n a n d a n a l y z e d t h e i r c h a r a c t e r i s t i c s . A s a r e s u l t , w e i d e n t i fi e d t h
4、a t d y n a m i c t e s t s h a v e b e e n p e r f o r m e d w e l l a n d s t a t ic t e s t h a v e b e e n l e s s p e r f o r m e d . I m p r o v e m e n t p l a n w a s r e q u e s t e d t h a t c o n t r i b u t e s t o t h e p r o d u c t q u a l i t y w i t h o u t i n c r e a s i n g d e v
5、 e l o p m e n t e ff o rt s f o r t h e p r o j e c t s . We t h e n d e c i d e d a p la n t o i n t r o d u c e s t a t i c a n a l y s i s t o o l s a n d e s t a b l i s h t h e t e s t i n g e f fi c i e n c y i n w h i c h s t a t i c a n a l y s i s t o o l s a r e a p p l i e d a s m u c h
6、a s p o s s i b l e . K e y w o r d s : E d i t o r S t a t i c a n a l y z i n g D y n a m i c a n a l y z i n g 作 者 声 明 我郑重声明:本人,i守学术道德，崇尚 严谨学风。所呈交的学位论文， 是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何他人已经发表或撰写过的内容。论文为本人亲自 撰写，并对所写内容负责。 论 文 作 者 :次军 2 0 0 3 年 0 7 月 1 0日 华东理工大学硕士学 位论文第 1 页 第 1 章概
7、 述 本文分析了在软件开发过程中影响产品质量的测试程序的问题，其中四个关键问题 是: 1 .软件测试工具的选择; 2 .软件测试项目的设计; 3 .软件测试和复审; 4 最终的软件产品质量。 进一步解决和完善软件测试中的这些问题是软件开发过程中检查和排除故障的必要 工作，而且近些年来，缩短软件开发周期的要求越来越强烈，对增加软件复杂程度也有 了更高的要求。在这种情况下，就要求有更加有效的软件测试方法，既要提高软件产品 的质量，又要保证软件开发在规定的时间内完成。因此，作者在本文中通过对软件测试 过程和方法的介绍，提出了一个在大型软件开发过程中用静态分析工具来提高测试效率 的方法口 我们分析一些
8、软件测试系统的各种测试方法的应用情况，结果发现动态测试运用得 比较好，而静态测试运用得不太理想。为此，本文提出了怎样引进静态分析工具以及怎 样建立一个测试程序的方法，使得在程序测试中静态分析工具能够最大限度地得到应 用，从而提高程序测试的工作效率。 提高程序测试效率方案的实施过程分两步: 1 .引进静态分析测试工具; 2 .完成静态分析测试工具的应用。 这个方案的特点是在应用测试程序之前，就在测试项目中确定了最合理的静态分析 测试工具，而且针对静态分析工具的应用过程， 也进行了精心的设计。这就使得软件测试 中使用静态分析工具可能导致出现的问题，在正式的系统测试前就被成功地解决了，从 而大大提高
9、了软件测试的工作效率。 在本文的第二章里，介绍了软件开发过程中程序的测试过程和不同的测试方法，说 明了为什么使用静态分析可以提高测试工作的效率。针对在实际测试工作中，一些软件 开发公司在应用静态分析测试时出现的问题，在本文第三章中提出正确应用静态分析工 具的三个步骤，重点介绍了在测试工作之前，怎样选择静态分析工具。在接下来的第四 章和第五章中，通过对测试过程中测试项目的设计、测试模板的使用、测试过程的安排 和测试数据的收集等相关问题的说明，介绍了怎样应用和完善使用静态分析工具。本文 指出，在应用了静态分析工具的过程中，还应该验证在使用了 静态分析之后，对测试效 率改进的有效性。因此，本文第六章
10、通过一个应用静态分析工具的举例说明，对使用静 态分析测试工具对软件测试效率的影响做出了一个客观的评估。通过分析调查和正确的 评估调查所得的结果，说明静态测试分析工具在较短的时间内可以测出较多的软件错 第 z页 华东理工大学硕士 学 位论 文 误，这就为软件修改提供了宝贵的时间，也为在本文最后得出的通过静态分析程序可以 提高测试效率的结论，提供了有力的证明。 华东理工大学硕士 学 位论 文第 3页 第2 章传统的软件测试程序 2 . 1传统的软件开发环境 传统的软件开发环境由 编辑、 编译、 连接装配及调 试程序等一系列工具组成w 采用 这种传统开发环境存在许多缺陷，具体表现在: 1 .设计编码
11、阶段的编辑程序不具备关于数据对象的语法和语义方面的详细知识 无法避免出现错误，而且不能及时将出错信息反馈给软件开发人员。 2 .诸多开发工具以串行方式相连，一旦工具链的后期发现错误，必须再返回到前 期的编码阶段，造成查错和修改周期长，效率低。 3 .无单一的用户界面，各个工具分离。开发人员在进行软件开发时，需要花费大 量的时间在各个工具之间进行转换，界面复杂，实际操作不方便。 4 .不能测试较高版本的软件程序代码，不能测试某种程序设计方法。 为了改进这种开发方法的不足，采用软件测试是一种十分行之有效的手段。其主要 任务是对正在开发的软件进行测试，找出软件中存在的错误并加以改正，进而提高软件 的
12、质量。但是，目前投入使用的开发软件大多有文档资料不全的问题，加之软件维护者 常常不是开发者，使软件的维护非常困难。通过软件测试可以搞清程序结构和数据往来 关系等，从而逆向找出软件原设计信息，便于理解软件，增加软件可维护性和改善软件 的使用功能，延长软件生命周期，这是软件工程中的重要研究课题。所以我们有必要研 究和探讨一下软件测试技术和相应的软件测试工具在当前的使用情况。 2 . 2软件测试程序 软件测试是软件开发阶段的一个重要的环节，但在软件开发的过程中，开发者在主 观认识上可能有与客观事实不相符的地方，使得在软件生产周期的每个阶段都有可能产 生误解或差错。早期的误解或差错随着后期工作的不断进
13、行往往会被放大。因此，要力 求通过每个阶段的技术审查，能够尽早地发现错误并将其排除。但是，实践证明一般的 审查不能排除所有的早期错误，而且在编码阶段也会不可避免地引入新的软件错误。软 件测试就是在软件投入运行使用之前，对软件规格说明、设计、编码的最后复审。 大量 的统计资料表明，软件测试的开销在整个软件的开发费用中要占到总开销的 4 0 %- 6 0 %. 也就是说，大约有一半的人力、物力要消耗在软件测试上。R . W . J e s e n曾经列出了一 个表格，说明了 几个典型系统中软件测试所占的开销，平均约占 4 8 %，并且给出了一个 突出的例子:美国N A S A的 A p o l l
14、 o登月计划，大约有 8 0 %的经费要用于系统测试中n a 当然，上述软件测试费用要占到总开销的 4 0 %- 6 0 %的结论只是个折中的结果，在极端情 况下，例如那些关系到生命安全、重大财产安全的软件测试费用，可能相当于软件工程 第 4页华东理工大学硕士 学 位论文 其它步骤的 3到 5倍，由此可见，软件测试在大型系统开发中的地位和作用。事实上， 随着人们对软件系统的期望值不断提高，软件的规模和软件的复杂程度将会与日俱增， 软件测试所占的比重和地位也会越来越高。 现在，人们已普遍认识到软件产品的测试是保证软件产品质量和提高软件可靠性的 重要手段。建立测试小组，通过测试发现错误，并将出错信
15、息反馈给软件开发小组，以 使软件错误得到及时的纠正。例如，W i n d o w s 3 . 1 版的测试人员有 1 . 5万人，而W i n d o w s N T 3 . 0的测试人员增加到了 7 . 5万人，而 W i n d o w s 9 5 p l版本的测试人员数更是达到了 1 5万人7 。另据统计，一般软件开发机构将 4 0 %的工作量花在软件测试上，大约近 1 / 2 的开发费用于软件测试。对于一些要求高可靠、高安全的软件，如飞行控制或核反应监 控等软件系统，测试费用可能相当于软件工程所有其他步骤费用总和的三倍到五倍。由 此可以看出，测试软件生产中的重要地位。 软件产品测试的关
16、键技术主要在于软件的正确性测试技术、可靠性测试技术、安全 性测试技术和系统性能测试技术4 1 15 1 。根据软件工程原理和国内 外成功项目 中的实践经 验，软件产品测试技术的经济规模至少要占到软件产业项目的 4 0 ，而目 前我国只占到 3 -1 0 %左右。国外的软件测试发展迅速，市场繁荣。美、英、法等国都有一些专业软件 测试公司与测试工具，如 N S T L , S Q A , M a C a b e , S o f t w a r e R e s e a r c公司都是著名的软件 测试工具开发商。而我国专门从事软件测试技术研究的只有少数几家:如中国软件评测 中心、北京航空航天大学软件工程研究所、航天公司 2 0 4所、国防科工委系统所和总参 6 1 所等。美国软件测试市场较大，以上几家外国测试厂商2 0 0 0 年的营销额都达到十几亿 美元;而在我国的软件测试市场中，美国的太平洋软件公司占 主导地位，2 0 0 0年其营业 额为 2 0 0 - - - 3 0 0万元人民币，国内其它软件公司的营销额均不高。随着面向对象技术、 软件重用技术以及 工 n t
