软件测试及其支持工具

　　引言

　　软件测试作为保证软件质量和可靠性的关键技术手段正日益受到广泛的重视。但如何进行测试,如何提高测试的质量和效率,从而确保软件产品的质量和可靠性,仍是令许多人深感困绕的问题。本文仅根据笔者多年从事软件测试研究与实践的体会,简要介绍软件测试的基本过程,以及一些常用的技术手段、测试策略和准则,并介绍两个很有特色并具有代表性的软件测试支持工具,以期愈来愈多的人在认识到软件测试的重要性的同时,能够进一步了解应如何正确地选择和有效地运用各种各样的测试方法、技术和工具,来提高软件的质量和可靠性。

　　一、软件测试的基本过程

　　软件测试是一个极为复杂的过程。如图一所示,一个规范化的软件测试过程通常须包括以下基本的测试活动。

　　·拟定软件测试计划

　　·编制软件测试大纲

　　·设计和生成测试用例

　　·实施测试

　　·生成软件问题报告

　　对整个测试过程进行有效的管理实际上,软件测试过程与整个软件开发过程基本上是平行进行的。测试计划早在需求分析阶段即应开始制定,其它相关工作,包括测试大纲的制定、测试数据的生成、测试工具的选择和开发等也应在测试阶段之前进行。充分的准备工作可以有效地克服测试的盲目性,缩短测试周期,提高测试效率,并且起到测试文档与开发文档互查的作用。

　　此外,软件测试的实施阶段是由一系列的测试周期(Test Cycle)组成的。在每个测试周期中,软件测试工程师将依据预先编制好的测试大纲和准备好的测试用例,对被测软件进行完整的测试。测试与纠错通常是反复交替进行的。当使用专业测试人员时,测试与纠错甚至是平行进行的,从而压缩总的开发时间。更重要的是,由于专业测试人员丰富的测试经验、所采用的系统化的测试方法、全时的投入,特别是独立于开发人员的思维,使得他们能够更有效地发现许多单靠开发人员很难发现的错误和问题。

　　软件测试大纲是软件测试的依据。它明确详尽地规定了在测试中针对系统的每一项功能或特性所必须完成的基本测试项目和测试完成的标准。无论是自动测试还是手动测试,都必须满足测试大纲的要求。

　　一般而言,测试用例是指为实施一次测试而向被测系统提供的输入数据、操作或各种环境设置。测试用例控制着软件测试的执行过程,它是对测试大纲中每个测试项目的进一步实例化。已有许多著名的论著总结了设计测试用例的各种规则和策略。从工程实践的角度讲有几条基本准则:

　　1.测试用例的代表性:能够代表各种合理和不合理的、合法的和非法的、边界和越界的,以及极限的输入数据、操作和环境设置等;

　　2.测试结果的可判定性:即测试执行结果的正确性是可判定的或可评估的;

　　3.测试结果的可再现性:即对同样的测试用例,系统的执行结果应当是相同的。

　　二、测试方法

　　软件测试的方法和技术是多种多样的。从测试是否针对系统的内部结构和具体实现算法的角度看,通常可分为两类:白盒子方法(结构测试)和黑盒子方法(功能测试)。前者是针对系统内部实现的测试,而后者侧重于系统的外部功能和特性。

　　三、软件测试工具

　　一些受软件开发人员欢迎的软件测试工具为软件测试提供了强有力的支持。本文将介绍美国Rational公司的著名套装软件SQA和Pure Atria公司极具特色的Purify。

　　SQA SuiteSQA直接支持对客户/服务器应用软件的测试,它的一个重要特点是可以自动驱动被测程序的运行。SQA可以自动记录和重放程序执行过程,从而实现了对测试进行"复查"的自动化。

　　由于测试是一个需要反复进行的过程,常常要数十次甚至数百次地重复。因此,这一特性大大地提高了软件"再测试"(Re-Test)和"回归测试"(Regression)的自动化程度,把测试人员从繁杂的、重复性的手工测试中解脱出来,从而显著地提高软件测试效率。

　　除了这个最基本的自动录放功能外,它还提供了一系列的辅助支持功能,比如,

　　· 被录制的程序执行过程可以被自动转换成具有良好可读性的高级语言程序,从而使这个测试驱动程序可以由测试人员根据测试需要进行必要的修改,甚至完全用手工方式编制。

　　·自动记录和分析比较测试的执行结果。不论是简单的正文方式的输出结果,还是任意的图表、声音、动画、图形用户界面(GUI)中的任一构件,都可以根据测试人员的指定被自动记录在测试结果库中,并可对两次测试的结果自动地进行比较,指出其差异部分。此项功能无疑对"自动查找错误"很有帮助。

　　·调节和设定事件的发生时间和速度。

　　·基本的测试库管理功能。

　　此外,SQA还支持软件测试人员进行以下工作:

　　·制定测试计划和测试大纲,并将这些文档按照自然的树状结构分层地管理起来,并据此控制和驱动整个测试过程。

　　·不仅能够自动记录各类测试结果,而且对其进行修改,从而使得测试人员可以在程序运行结果尚有许多错误的情况下,通过对所记录下的结果做适当修正来获得理想的"期望结果" ,为测试结果的自动比较奠定基础。

　　·测试问题报告的记录与管理。

　　总之,SQA Suite提供了一个比较完整的测试平台,以支持软件测试的各种基本活动,包括测试计划与测试大纲的制定、回归测试的自动化、测试结果的分析比较、软件问题报告的生成与自动分发和控制等。对于许多应用软件的开发无疑是个有力的测试支持工具。

　　Purify是原PureAtria公司(现已经与美国Rational公司合并,改名为美国Rational公司)于90年代初率先推出的专门用于检测程序中种种内存使用错误的软件工具。几乎所有使用过C语言开发软件的程序员都会有这样的体会,C语言中使用极为灵活的指针给程序员带来了很大便利,但同时也制造了许多的麻烦。由于指针使用不当而引起的错误通常是最难发现的,同时也是最难定位的一类错误。而Purify对多种常见的内存使用错误的检错能力和准确的定位,受到广大软件开发人员的青睐。

　　Purify可以自动识别出二十多种内存使用错误,包括

　　·未初始化的局部变量

　　·未申请的内存

　　·使用已释放的内存

　　·数组越界

　　·内存丢失

　　·文件描述问题

　　·栈溢出问题

　　·栈结构边界错误等

　　在下面的例子中,暗藏着两个内存使用错误。第一行为指针数组pp申请的空间尺寸不对。这类错误往往不易发现,因为在C语言中,一些"轻微"的内存越界可能被系统所容忍。但这往往是导致更严重错误的根源。例如,可能破坏其它数据区等。最后一行的错误是在释放pp 之前没有释放赋予它的字符串空间,从而把它们"丢失"了。这类错误犹如慢性自杀,它会逐渐消耗掉内存,降低系统的运行效率,直到完全崩溃。而真正的问题在于,这些程序中的"恶性肿瘤"用常规的测试手段和调试工具是极难发现和加以定位的。Purify则在此充分显示了它的强大功效,所到之处,即对所测试过的情况,上述各种常见的内存错误都可以被一一揭露出来,并且准确地指出错误的类型和位置。从而大大地提高了测试和纠错的效率,提高了软件的可靠性。

　　…/"to get 10 words and print them out"/

　　if(!(pp=(char**)malloc(10))){

　　/*Size should be 10*sizeof(char*)*/

　　printf("Out of memory.\n");

　　exit(-1);

　　}

　　for(i=0;i<10;i++){

　　scanf("%s",buffer);

　　if(!(pp[i]=(char*)malloc(strlen(buffer)+1))){

　　print("Out of Memory.\ n");

　　exit(-1);

　　}

　　strcpy(pp[i],buffer);

　　printf(pp[i]);

　　}

　　free(pp);/*all the strings pointed by it are lost!*/

　　………

　　今年以来,原PureAtria公司陆续推出了其系列产品?/FONT>Pure,包括支持内存检测的Purify ,支持路径覆盖的PureCoverage,支持多线程应用程序性能测试的Quantify,以及用以提高测试期间连接编译被测程序效率的PureLink等。Pure系列现已支持C、C++、FORTRAN语言,以及UNIX和Window NT等操作系统,如Sun OS、Solaris 2.3,HP-UX,Windows NT Server以及IBM A/ X等。

　　四、结束语

　　充分认识软件测试的重要性和复杂性,合理地选择测试方法,有效地组织测试人员和安排测试任务,并且尽量使用软件测试工具增强软件测试的自动化程度,无疑可以帮助软件开发和测试人员大大提高测试效率和软件的质量。

原文转自：http://www.ltesting.net