软件测试、工程管理与质量保证

本节导读

这一节讲软件工程大纲的后四个单元：第（五）单元软件测试（测试的概念与测试过程模型、白盒测试、黑盒测试）；第（六）单元软件工程管理（管理活动，规模、成本和进度估算）；第（七）单元软件质量与质量保证；第（八）单元 CASE 工具与环境。

测试这部分要动手计算和设计的内容很多：算环形复杂度、列基本路径、按等价类和边界值设计用例；估算部分会用到功能点和 COCOMO 公式。按常见资料的说法，这部分在单项选择、判断、简答里都会出现，概念要记准，公式要会代数。

软件测试的概念与测试过程

测试是为了发现错误而执行程序的过程；好的测试用例是很可能发现尚未发现的错误的用例。测试只能证明错误存在，不能证明错误不存在，穷举测试一般做不到，所以要精心设计用例。测试应尽早开始、由独立的人员进行，错误往往集中在少数模块中。

测试阶段	依据	主要内容
单元测试	详细设计	测试单个模块的接口、局部数据结构、路径、出错处理、边界条件
集成测试	概要设计	把模块组装起来测试接口；自顶向下用桩模块，自底向上用驱动模块
确认测试	需求规约	检查功能、性能等是否满足需求
系统测试	系统需求	与硬件、网络等一起测试，含性能、压力、安全等测试
验收测试	合同与需求	用户参与；α 测试在开发方场地进行，β 测试在用户的实际环境中进行、开发者一般不在场

V 模型把这些测试阶段与开发阶段一一对应：需求分析对验收测试，概要设计对集成测试，详细设计对单元测试。W 模型进一步强调测试与开发同步进行，需求和设计文档本身也要测试（评审）。修改程序后重新运行已有用例，检查有没有引入新错误，叫回归测试。

白盒测试

白盒测试按程序内部的逻辑结构设计用例。逻辑覆盖的常见标准：

覆盖标准	要求
语句覆盖	每条语句至少执行一次
判定覆盖（分支覆盖）	每个判定的真、假分支至少各执行一次
条件覆盖	每个判定中每个条件的真、假值至少各取一次
判定/条件覆盖	同时满足判定覆盖和条件覆盖
条件组合覆盖	每个判定中各条件取值的所有组合至少出现一次
路径覆盖	覆盖程序中所有可能的路径

判定覆盖一定满足语句覆盖；条件覆盖不一定满足判定覆盖；条件组合覆盖一定满足判定/条件覆盖。

基本路径测试先画控制流图，再算环形复杂度，它等于独立路径的条数，也就是至少要设计的用例数。三种算法结果相同：$V(G) = E - N + 2$V(G)=E−N+2（$E$E 为边数，$N$N 为节点数）；$V(G) = P + 1$V(G)=P+1（$P$P 为二分支判定节点数）；$V(G)$V(G) 等于控制流图把平面分成的区域数。

黑盒测试

黑盒测试只看规格说明，不看内部结构。等价类划分把输入分成有效等价类和无效等价类，每类取一个代表值：设计用例时，一个用例尽可能多地覆盖尚未覆盖的有效等价类，而每个用例只覆盖一个无效等价类，以免一个错误掩盖另一个。边界值分析在边界上及边界两侧取值，因为错误常出在边界上。$n$n 个变量做一般边界值分析时，每次只让一个变量取最小值、略大于最小值、略小于最大值、最大值，其余取正常值，再加一个全部取正常值的用例，共 $4n + 1$4n+1 个；健壮性测试再加上略小于最小值、略大于最大值两种取值，共 $6n + 1$6n+1 个。此外还有判定表、因果图和错误推测法。

软件工程管理与估算

按 ISO/IEC 12207，管理过程包括启动和范围定义、规划、执行和控制、评审和评价、结束五项活动；配置管理、风险管理、进度跟踪也是管理的重要内容。

规模估算常用代码行（LOC）或功能点（FP）。功能点先按外部输入、外部输出、外部查询、内部逻辑文件、外部接口文件五类计数并加权，得到未调整功能点 UFC，再用 14 个技术复杂度因子（每个取 0～5）调整：$\text{FP} = \text{UFC} \times (0.65 + 0.01 \times \sum F_i)$FP=UFC×(0.65+0.01×∑Fi​)。

成本估算常用 COCOMO。基本 COCOMO 的工作量 $E = a \cdot \text{KLOC}^{b}$E=a⋅KLOCb（人月），开发时间 $D = c \cdot E^{d}$D=c⋅Ed（月）：

项目类型	$a$a	$b$b	$c$c	$d$d
有机型（组织型）	2.4	1.05	2.5	0.38
半独立型（半分离型）	3.0	1.12	2.5	0.35
嵌入型	3.6	1.20	2.5	0.32

例如 32 KLOC 的有机型项目，$E = 2.4 \times 32^{1.05} \approx 91.3$E=2.4×321.05≈91.3 人月，$D = 2.5 \times 91.3^{0.38} \approx 13.9$D=2.5×91.30.38≈13.9 个月。进度估算常用甘特图、PERT 图和关键路径法，单项任务的工期可用三点估算 $t = \dfrac{O + 4M + P}{6}$t=6O+4M+P​（$O$O 乐观、$M$M 最可能、$P$P 悲观）。