3软件静态测试技术解析

第三章 软件静态测试技术
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3.3 程序控制流分析方法

控制流图 控制流图（可简称流图）是对程序流程图进行简化后得到 的，它可以更加突出程序控制流的结构。 控制流图中包括两种图形符号：节点和控制流线。

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软件静态测试（续）


静态测试技术——检查与评审
静态测试评审：对需求分析和概要设计进行评审。手工评 审分为正式评审和非正式评审，正式评审是执行检查过程 （技术评审），非正式评审主要为走查过程。 静态测试检查：对静态测试的每个过程都要进行检查，以 确保静态测试的有效性和测试的质量。检查以会议的形式 进行，根据检查结果决定是否需要重新制订计划或其后的 某项环节及工作。 采用静态测试可发现1/3~2/3的软件逻辑设计和编码方面的 错误，但软件代码中仍会有隐藏的故障无法通过静态测试 方法发现，还必须通过动态测试对程序进行深入分析。
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程序控制流分析方法（续）

矩阵图

矩阵图是控制流图的矩阵表示形式。它是一个方形矩阵， 其维数等于控制流图的节点数，矩阵中的每列和每行都对 应于标识的节点，矩阵每个元素对应于节点连接的边。 通常，控制流图中的结点用数字标识，边则用字母标识。 如果在控制流图中从第 i 个结点到第 j 个结点有一个标识 为 x 的边相连接，则在对应图矩阵的第 i 行第 j 列有一个 非空的元素 x 。
（1）节点由带标号的圆圈表示，可代表一个或多个语句、 一个处理框序列和一个条件判定框（不包含复合条件）。 （2）控制流线由带箭头的弧线或直线表示，可称为边。它 代表程序中的控制流。
常见结构的控制流图
第三章 软件静态测试技术
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（1）将程序流程图中的每个分支转换为一个独立的节点。 （2）在分支前的顺序块（不论有几个）均可合并入节点。 （3）对所有的节点及程序控制的流向进行编号。

对于复合条件，则可将其分解为多个单个条件，并映射成 控制流图。
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程序控制流分析方法（续）


控制流异常
通过控制流图的清晰描述，很容易理解程序结构的顺序， 同时，也可发现一些可能的异常情况。例如，程序异常地 跳出循环体，或程序结构有多个出口。某些异常情况并不 一定会导致程序失效，但可能不符合结构化的编程原则或 面向对象的程序规范。 通常，控制流图的生成并不一定要采用手工方式，特别是 程序较大或复杂时，更多的是使用分析工具映射产生。 若控制流图的某些部分或整个图都很复杂，事件发生的顺 序和相互关系很难被理解，则需修改程序的内容，减低程 序的复杂性，因为复杂的程序语句结构常常意味着发生错 误的风险。
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第3章 软件静态测试技术
3.1 软件静态测试 3.2 程序数据流分析方法 3.3 程序控制流分析方法 3.4 软件的复杂性度量 3.5 软件评审
第三章 软件静态测试技术
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第三章 软件静态测试技术
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3.1 软件静态测试


静态测试的基本概念
静态测试是软件测试主要技术手段之一，基本上由手工评 审和静态分析两种技术方法所组成。 静态测试的主要目的是从已有规格说明、已定义的标准甚 至是项目中发现缺陷和偏差。这些检查结果可用于优化开 发过程。 与动态测试需要运行软件不同，静态测试不是测试用例的 执行，而是一个静态分析的过程。这种分析可通过人工方 式的评审来完成（主要是对项目技术文档的审查），也可 使用特定的测试分析工具来进行（例如对程序编码规范的 自动检查）。 静态分析有别于程序的编译。


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3.2 程序数据流分析方法
数据流分析 数据流分析是在程序代码经过的路径上检查数据的用法， 主要是为了发现定义/引用异常的缺陷。这里的异常指可能 会导致程序失效的情形，异常可能会触发运行风险。 在数据流分析过程中，需要检查每个变量的使用情况。对 变量的用法或变量的状态区别为三种类型：已定义的(d) – 变量已经赋值；引用的(r) – 读取或使用变量的值；没有定 义的(u) – 变量没有定义具体的值。根据变量的使用状况， 可以区分数据流异常的三种情况： • ur异常– 程序路径(r)上读取了没有定义(u)的变量 • du异常– 变量被赋值(d)，但这个变量已经变成无效或没有 定义(u)的状态，同时没有被引用 • dd异常– 变量接受了第二个值(d)，同时第一个值没被使用

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程序数据流分析方法（续）


异常的例子： void exchange (int& Min, int& Max) { int help; if (Min>Max) { Max = Help; Max = Min; Help = Min; } } 在该函数中出现了数据流异常的情况：变量Help的ur异常； 变量Max的dd异常；变量Help的du异常。 说明：不是每个异常都会导致不正确的程序行为。 有时数据流异常不一定很明显，很容易被手工检查（比如 评审）遗漏，而分析数据流的工具可以发现这些异常。

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计算环形复杂度的方法

环形复杂度以图论为基础，为我们提供了非常有用的软件 度量。可用如下三种方法之一来计算环形复杂度V(G)： V(G) = 控制流图G中的封闭区域的数量+1 V(G) = E-N+2

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程序控制流分析方法（将程序流程图转换为控制流图主要是为了进行软件复杂度 的度量，并能方便地设计测试用例。转换的方法如下（关 键是对程序分支的处理）：
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软件静态测试（续）


静态测试技术——代码检查
代码检查包括代码走查（自检、他人检查或代码审查会等 形式），主要检查代码和设计的一致性，代码对标准的遵 循、可读性，代码逻辑表达的正确性，代码结构的合理性 等方面。 在实际测试运用中，代码检查比动态测试更为有效，能够 快速并较准确地找到缺陷，发现30% ~ 60%的逻辑设计和 编码缺陷的问题。 代码检查一般在编译与动态测试之前进行，看到的是程序 问题的本身而非征兆（不需做额外的错误定位工作），因 此非常耗时，而且需要有比较深厚的专业技术知识与大量 编程经验的积累。
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程序控制流分析方法（续）
控制流图分析的测试应用 应用控制流图分析方法，可对软件（程序）的复杂度进行 度量。在软件复杂度度量方法中， McCabe复杂度模型 V(G)（称环形复杂度或圈数）是一种常用方法，用来测量 程序代码的结构复杂性。这种度量方法常用于程序的路径 测试。 环形复杂度可以提供程序基本路径集的独立路径数量，并 确保所有语句至少执行一次的测试数量的上界。这里的独 立路径是指在程序中至少引入了一个新的处理语句集合或 一个新条件的程序通路。 环形复杂度度量主要用于计算程序的基本独立路径数目， 并以此来设计测试用例。计算的根据是程序的控制流图。
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软件静态测试（续）

静态测试内容及过程



测试需求分析：依据软件开发计划、需求文档确定测试的 需求，建立测试基础与评审基础，建立标准测试计划。 测试概要设计：在需求分析的基础上，完成测试方案的制 定，包括测试内容、测试策略、测试方法、测试目标。 测试详细设计：主要任务是完成测试进程的各项具体安排 和测试实施的具体细节考虑，包括测试工具选用、测试人 员组织及测试进度安排等。 测试执行与结果分析：根据已制定完成的静态测试计划进 行静态测试，落实和完成各项测试的具体任务，并提交测 试工作的交付物。
静态测试技术——程序代码质量度量 Line复杂度：以代码的行数作为度量计算的基准。 Halstead复杂度：以程序中出现的操作符和操作数作为计 算对象，并据此计算出程序长度和程序容量。 McCabe复杂度（圈复杂度）：将程序流程图结构转化为 有向图结构，以图论方法来计算（衡量）程序复杂度。


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软件静态测试（续）


静态测试技术——程序结构静态分析 程序结构静态分析主要以图形方式表现程序的内部结构， 例如函数调用关系图、函数内部控制流图。 静态结构分析的检查项：代码风格和规则审查；程序设计 和结构的审核；业务逻辑的审核；走查、审查与技术复审 手册。
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