第14讲 软件度量与配置管理

• 测量出软件规模后可方便地度量其它软件属性， 包括：
度量名
LOC或KLOC 生产率P 每行代码平均成本C 文档代码比D 代码错误率EQR
含义及表示
代码行数或千行代码数 P=LOC/E，E为开发的工作量(常用人月数表示) C=S/LOC，S为总成本 D=Pe/KLOC，其中Pe为文档页数 EQR=N/KLOC，其中N为代码中错误数
• 基于程序图的程序复杂性度量方法
– 程序图：是一种退化的程序流程图，它将程序流程图中的每个处 理符号(包括处理框、判断框、起点、终点等)退化成一个结点(若 干个连续的处理框可合并成一个结点)，流程图中连接处理符号的 控制流变成程序图中连接结点的有向弧
– 对于一个强连通的有向图G，若e是图中的弧数，n是 图中的结点数，p是强连通分量的个数，则图G的环数 计算公式为：
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• (8)容错性(error tolerance) 当程序遇到错误时所造成的损失。 • (9)执行效率(execution efficiency) 一个程序的运行性能。 • (10)可扩展性(expandability) 结构、数据或过程设计可被扩展的程度。 • (11)通用性(generality) 程序构件潜在的应用宽度。 • (12)硬件独立性(hardware independence) 软件独立于其运行于之上的硬件的程度。 • (13)自检测性(instrumentation) 程序监视它自身操作并且标识产生的错误的程度。 • (14)模块性(modularity) 程序部件的功能独立性。
△Leabharlann △ △ △ △△ △ △ △
△ △ △ △ △ △ △ △
△ △ △
△
△ △
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软件质量属性
• 软件质量要素难以直接测量，因此需要为每个质 量要素定义一组软件质量属性用作质量要素的评 价准则，要求
– 能够完整、准确地描述软件质量要素 – 容易量化和测量
• McCall定义了21种软件质量属性
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• (15)可操作性(operability) 程序操作的容易度。 • (16)安全性(security) 控制和保护程序和数据的机制的可用度。 • (17)自文档性(self-documentation) 源代码提供有意义的文档程度。 • (18)简单性(simplicity) 一个程序可以没有困难地被理解的程度。 • (19)软件系统独立性(software system independence) 程序独立于非标准编程特性、操作系统特性和其他环境限 制的程度。 • (20)可追踪性(traceability) 从一个设计表示或实际程序部件跟踪到需求的能力。 • (21)易培训性(training) 软件支持使得新用户使用系统的能力。
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质量要素与评价准则的关系
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量化的度量
• 处于软件质量度量模型的最底层是 • 定义了每个质量属性(评价准则)的可量化的 度量指标 • 通过对这些指标的测量(可以是主观的，也 可以是客观的)和加权计算得到质量属性的 测量值 • 在McCall的模型中未给出具体的度量指标， 度量者可根据不同的软件类型定义不同的 度量指标体系
• Halstead认为程序是由操作符和操作数组成的符 号序列
– 操作符包括算术操作符、逻辑操作符、赋值符、分界符、括号、 子程序调用符等 – 操作数是由程序定义并引用的操作对象，可以是变量、常量、数 组、记录、指针等
• 设n1为程序中不同操作符的个数，n2为程序中不 同操作数的个数、N1为程序中操作符的总数、N2 为程序中操作数的总数，则Halstead度量公式如 下：
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• MTBF (Mean Time Between Failures) 平 均失效间隔时间 • 平均失效间隔时间，是指两次相继失效之 间的平均时间。MTBF在实际使用时通常是 指当n很大时，系统第n次失效与第n+1次 失效之间的平均时间。 • MTBF越长表示可靠性越高，系统正确工作 能力越强。
软件质量要素评价准则
• (1)可审计性(auditability) 和标准的符合性可被检查的容易程度。 • (2)准确性(accuracy) 计算和控制的准确度。 • (3)通信共性(communication commonality) 标准接口、协议和带宽的使用程度。 • (4)完备性(completeness) 所需功能完全实现的程度。 • (5)简洁性(conciseness) 以代码行数来评价的程序的简洁程度。 • (6)一致性(consistency) 在软件开发项目中一致的设计和文档技术的使用。 • (7)数据共性(data commonality) 在整个程序中对标准数据结构和类型的使用。
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ISO/IEC 9126质量模型
• • • • 由质量特性、子特性和度量三个层次组成 第一层有6个质量特性 第二层有21个质量子特性 第三层是由度量者定义的可定量化度量指标
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程序复杂性度量
• 软件复杂性是指理解和处理软件的难易程度，包 括程序复杂性和文档复杂性，主要体现在程序复 杂性中 • 程序复杂性的6个方面
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• 7. 全局变量、非局部变量较多时，程序较复 杂 • 8. 参数按地址调用比按值调用复杂 • 9. 函数副作用比显式参数传递难以理解 • 10. 具有不同作用的变量共用一个名字时较 难理解 • 11. 模块间、过程间联系密切的程序比较复 杂 • 12. 嵌套深度越深，程序越复杂
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McCabe环形复杂性度量
– 程序的符号长度：N = N1 + N2 – 程序的词汇量：n=n1+n2
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– 程序量(指存储容量)：V=N log2 (n1 +n2)=(N1+ N2 ) log2 (n1 +n2)，习惯上，称 该公式为长度方程 – 最小程序量：可以认为，最小的程序只有两 个操作符：函数调用和赋值，即n1＝N1=2， 而操作数n2*就是赋于函数值的变量和函数调 用时的参数，即n2*= n2= N2代入长度方程， 可得最小程序量为：V*＝ (2+n2*)log2(2+n2*) – 预测程序长度：V*＝n1 log2 n1 +n2 log2 n2 – 预测程序潜在的错误数：B’=V/3000
• 典型的软件质量模型：
McCall模型 Boehm模型 ISO/IEC9126质量模型
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McCall模型
质量要素反映软件的质量，决定产品质量的软件 属性用作评价准则，量化的度量体系可测量软件 质量属性的优劣
质量要素 面向管理者的软件质量
评价 准则
面向技术、决定产品质量的软件属性
度量
度量
度量
可以量化度量的软件属性
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McCall软件质量要素
• 软件产品的运行、修改和迁移三个方面
• 11个软件质量要素
可维护性 灵活性 软 可测试性 件 修 正 性 可移植性 可复用性 软 可互操作性 件 转 移 性
软件运行性 正确性 完整性 可靠性 可用性 效率
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质量要素之间的关系
其中△表示正相关，▼表示负相关
关 系 要 素 正确性 可靠性 效率 完整性 可用性 可维护性 可测试性 灵活性 可移植性 可复用性 可互操作性 要 素 正 确 性 可 靠 性 效 率 完 整 性 可 用 性 可 维 护 性 可 测 试 性 灵 活 性 可 移 植 性 可 复 用 性 可 互 操 作 性
• Measure(noun 测度)：通过执行一次测量赋予实体 属性的数字或类别
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• 软件度量的对象： 软件产品、软件过程、资源
– 外部属性：面向管理者和用户的属性
• 体现了软件产品/软件过程与相关资源和环境的关系， 如成本、效益、开发人员的生产率 • 通常可采用直接测量的办法进行
– 内部属性：软件产品或过程本身的属性
• 分类2：
– 软件生产率度量集中在软件工程过程的输出 – 软件质量度量可指明软件满足明确的和隐含的用户需求的程度 – 技术度量主要集中在软件产品的某些特征(如逻辑复杂性、模块 化程度)上，而不是软件开发的全过程
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面向规模的度量
• 软件规模通常是指软件的大小(size)，一般用代 码行度量
– 优点：方便、直观 – 缺点：很大程度上取决于程序设计语言以及软件设计的质量
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软件可靠性度量
• 软件可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内 软件按规格说明要求不引起系统失效的概率 • 它是软件质量的一项重要指标，特别是对于一些 实时系统、嵌入式系统和关键系统 • 表明了一个程序按照用户的要求和设计的目标， 执行其功能的正确程度。 • 现实中一个程序要达到完全可靠是不实际的，要 精确度量它也不现实。
• 如软件产品的结构、模块化程度、复杂性、程序长度等 • 有些内部属性只能用间接测量的方法度量，需要特定的 测量方法或模型
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软件度量分类
技术度量 质量度量 生产率度量 面向规模的度量 面向功能的度量 面向人的度量
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• 分类1：
– 面向规模的度量用于收集与直接度量有关的软件工程输出信息 和质量信息 – 面向功能的度量的则集中在程序的“功能性”和“实用性” – 面向人的度量则收集有关人们开发计算机软件所用方式的信息 和人员理解有关工具的方法和效率的信息
V (G) e n p
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程序控制结构图的扩充
• 一个单入口和单出口的程序(或模块)的程序图是连通的， 但通常不是强连通的 • 为此在程序图中增加一条从出口结点到入口结点的弧，使 程序图变成强连通(连通分量只有一个，即P=1)
– 下图中，当增加了出口结点到入口结点的弧后成为图b后：e=7、 n=5、V(G)=7－5+1=3 – 为了简化环形复杂性的计算，我们通常用下列公式直接对图a进行 计算：V(G)=e－n+2，此时，e=6，n=5，V(G)=6－5+2=3