張戰(zhàn)成，陸衛(wèi)忠，任建平，付保川

（蘇州科技學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009）

隨著軟件規(guī)模和復(fù)雜性的增長(zhǎng)，軟件產(chǎn)品的質(zhì)量逐步引起了客戶和軟件公司的重視，向用戶交付高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品已成為各方的共識(shí)。一套清晰嚴(yán)格受控的軟件過程是高質(zhì)量軟件產(chǎn)品的基本保障，其中軟件測(cè)試是軟件質(zhì)量保證中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。企業(yè)對(duì)軟件測(cè)試工程師的需求也與日俱增，為滿足企業(yè)對(duì)人才的需求，高校的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容也需要與時(shí)俱進(jìn)［1］。

傳統(tǒng)的軟件測(cè)試的教學(xué)內(nèi)容是軟件工程課程的一個(gè)章節(jié)，在一門60課時(shí)的課程中一般占4～6個(gè)課時(shí)，這么短的課時(shí)僅夠介紹軟件測(cè)試的概貌，其教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度距離企業(yè)期待的既掌握扎實(shí)的軟件測(cè)試基本理論和測(cè)試方法，又具有一定的軟件測(cè)試經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試人才的需求還有較大的差距［2］。為加強(qiáng)軟件測(cè)試人才的培養(yǎng)，各個(gè)高校開設(shè)了軟件測(cè)試課程，甚至單獨(dú)的軟件測(cè)試培養(yǎng)方向。

通過軟件缺陷的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，不同的項(xiàng)目，不同的開發(fā)人員重復(fù)著同樣的Bug，甚至同一個(gè)人也重復(fù)相同的Bug，每一位新手都在重復(fù)前人走過的彎路，重復(fù)同樣的錯(cuò)誤［3］。將這些共性的錯(cuò)誤總結(jié)出來，提前學(xué)習(xí)和預(yù)防是軟件質(zhì)量保證中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，與測(cè)試、缺陷定位修改、回歸測(cè)試的過程相比，其人力成本消耗低很多，是一種高效的軟件質(zhì)量保證措施。國外已有相關(guān)的教材［4－6］對(duì)這類缺陷進(jìn)行了很好的總結(jié)，并被列入業(yè)界的經(jīng)典推薦書目。而國內(nèi)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的教學(xué)中僅僅注重編程語言自身的功能和特性，對(duì)于編程語言中存在的一些“陷阱”較少涉及。筆者從軟件質(zhì)量保證的角度，嘗試在軟件測(cè)試課程的教學(xué)活動(dòng)中，引入缺陷預(yù)防的內(nèi)容，探索提高學(xué)生軟件綜合技能的教學(xué)新方法，以期為高素質(zhì)的軟件人才培養(yǎng)起到促進(jìn)作用。

1 軟件測(cè)試課程的教學(xué)現(xiàn)狀

軟件測(cè)試課程和軟件工程、軟件能力成熟度模型、設(shè)計(jì)模式、程序設(shè)計(jì)等課程有緊密的聯(lián)系。在傳統(tǒng)的V字型模型中，軟件測(cè)試過程伴隨著軟件的整個(gè)生命周期，在不同的階段有不同的側(cè)重點(diǎn)，例如：詳細(xì)設(shè)計(jì)和編碼階段引入的錯(cuò)誤可以通過單元測(cè)試來發(fā)現(xiàn)，軟件進(jìn)入維護(hù)期后，比較關(guān)注回歸測(cè)試和自動(dòng)化測(cè)試。現(xiàn)有的軟件測(cè)試教材基本按照黑盒測(cè)試、白盒測(cè)試技術(shù)，V字形模型的各個(gè)測(cè)試階段來組織，這種教學(xué)方式使得學(xué)生“只見樹木，不見森林”。實(shí)際上在學(xué)習(xí)軟件測(cè)試計(jì)劃的制訂和管理的時(shí)候用的是軟件工程中項(xiàng)目管理的相關(guān)知識(shí)，針對(duì)不同的軟件規(guī)模，一些測(cè)試過程是可以裁減和合并的，這需要學(xué)生了解軟件能力成熟度模型的相關(guān)知識(shí)；每個(gè)階段需重點(diǎn)關(guān)注那一類缺陷實(shí)際上又需要有設(shè)計(jì)模式和程序設(shè)計(jì)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。所以軟件測(cè)試一般安排在大學(xué)三年級(jí)開設(shè)，以保證學(xué)生能夠?qū)⑾惹暗闹R(shí)融會(huì)貫通，學(xué)好軟件測(cè)試。

學(xué)生認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)將測(cè)試看成是“低等”的工作，沒有技術(shù)含量，認(rèn)為畢業(yè)后從事軟件測(cè)試是沒有出息的工作，多數(shù)學(xué)生認(rèn)為只有軟件開發(fā)才是計(jì)算機(jī)專業(yè)的主要工作。糾正學(xué)生的這些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，一方面通過業(yè)界的一些行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)來舉例說明軟件測(cè)試的重要性，另一方面，采取“以其人之道，還治其人之身”的策略，通過在測(cè)試的每個(gè)階段列舉一些軟件開發(fā)中容易犯的錯(cuò)誤，并通過設(shè)計(jì)測(cè)試用例來發(fā)現(xiàn)這些缺陷，通過這些實(shí)例使得學(xué)生對(duì)軟件測(cè)試的重要性“心服口服”，增加自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

現(xiàn)有的測(cè)試案例缺少對(duì)缺陷預(yù)防的關(guān)注。軟件測(cè)試教材中經(jīng)典的三角形測(cè)試、NextDate測(cè)試、保險(xiǎn)金計(jì)算程序測(cè)試等經(jīng)典案例主要訓(xùn)練學(xué)生掌握邊界法、等價(jià)劃分法、決策表法等黑盒測(cè)試用例的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于如何預(yù)防缺陷，雖然有些教材在測(cè)試概述章節(jié)提到了靜態(tài)測(cè)試和代碼評(píng)審，這部分內(nèi)容如果單獨(dú)的介紹確實(shí)比較枯燥，但是如果將其穿插在軟件測(cè)試的具體案例中，則讓學(xué)生即學(xué)習(xí)了測(cè)試技能又提高了編程技能。

2 缺陷預(yù)防在軟件測(cè)試課程中的教學(xué)實(shí)踐

缺陷預(yù)防就是將缺陷消滅在萌芽狀態(tài)。按照凈室軟件工程的哲學(xué)：“通過在第一次正確地書寫代碼增量并在測(cè)試前驗(yàn)證它們的正確性來避免對(duì)成本很高的錯(cuò)誤消除過程的依賴”。而軟件測(cè)試屬于后來彌補(bǔ)型，產(chǎn)生缺陷之后再來修改，但是缺陷發(fā)現(xiàn)越晚，修改缺陷花費(fèi)也就越大，所以軟件缺陷預(yù)防技術(shù)既是項(xiàng)目生命周期的早期消滅缺陷的一項(xiàng)重要措施，也是軟件測(cè)試所追求的最高境界。

根據(jù)軟件生命周期不同階段的特點(diǎn)，每個(gè)階段關(guān)注的預(yù)防內(nèi)容也不同：需求階段重點(diǎn)關(guān)注需求理解的偏差、需求的遺漏；設(shè)計(jì)階段重點(diǎn)關(guān)注模塊接口消息的傳遞，資源的申請(qǐng)和釋放以及并發(fā)訪問；編碼階段重點(diǎn)關(guān)注函數(shù)內(nèi)部邏輯判斷和編程語言自身的一些的陷阱。這些內(nèi)容涉及軟件工程、設(shè)計(jì)模式、程序設(shè)計(jì)等課程，在這些課程的教學(xué)過程中，通常僅僅講授“正向”的內(nèi)容，對(duì)于各階段容易犯的錯(cuò)誤和相應(yīng)的預(yù)防措施甚少涉及，而這部分內(nèi)容正是從書本知識(shí)上升實(shí)戰(zhàn)技能必須掌握的知識(shí)。因?yàn)檫@個(gè)環(huán)節(jié)的缺失，軟件企業(yè)會(huì)抱怨剛從校園邁入職場(chǎng)的新人開發(fā)的軟件產(chǎn)品中缺陷率比較高，尤其是編碼階段引入的缺陷比較多，企業(yè)通常需要通過編程規(guī)范培訓(xùn)、技術(shù)評(píng)審和代碼走讀等措施才能減少他們所犯的錯(cuò)誤，在一定程度上增加了企業(yè)的人力成本，同時(shí)也造成了新員工的挫折感，影響開發(fā)團(tuán)隊(duì)的士氣。

高質(zhì)量的軟件開發(fā)和軟件測(cè)試是軟件質(zhì)量保證的兩個(gè)方面。盡早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防缺陷，并對(duì)這些缺陷分類統(tǒng)計(jì)和分析，不僅可以提高軟件質(zhì)量，還可以為軟件過程的持續(xù)改進(jìn)提供可靠的參考。所以，在軟件測(cè)試的教學(xué)活動(dòng)中，除了介紹軟件測(cè)試的基本原理外，在每個(gè)測(cè)試階段介紹典型的缺陷，如編碼階段的缺陷有：數(shù)據(jù)引用錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)聲明錯(cuò)誤、運(yùn)算錯(cuò)誤、比較錯(cuò)誤、控制流程錯(cuò)誤、接口錯(cuò)誤、輸入/輸出錯(cuò)誤等。針對(duì)每類缺陷，寫出一段含有這類缺陷的程序，結(jié)合具體的測(cè)試原理，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的測(cè)試用例來發(fā)現(xiàn)這些缺陷。例如：數(shù)組越界和變量未初始化是新手編碼是容易犯的錯(cuò)誤，先給出如下一段子程序：

1：int getCount（int＊p，int n）/＊返回?cái)?shù)組p中n個(gè)元素的累加值 ＊/

2：｛

3：int sum； /＊ 定義整型循環(huán)變量 ＊/

4：for（int i＝0；i＜＝n；i＋＋） /＊ 循環(huán)條件 ＊/

5：｛

6： sum＋＝p［i］； /＊ 不斷累加 ＊/

7：｝

8：return sum；

9：｝

在這個(gè)短短的9行程序中，隱藏了兩個(gè)Bug（第3行sum未初始化，第4行i＝n時(shí)數(shù)組訪問越界）。在課堂上，首先讓學(xué)生閱讀這段程序，啟發(fā)學(xué)生通過靜態(tài)分析代碼來發(fā)現(xiàn)程序中的Bug，這相當(dāng)于代碼評(píng)審的過程，即靜態(tài)測(cè)試的過程，這個(gè)過程也是軟件質(zhì)量保證一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。然后老師和學(xué)生一起分析，如何設(shè)計(jì)測(cè)試用例才可以發(fā)現(xiàn)這些Bug，并進(jìn)一步分析和總結(jié)設(shè)計(jì)測(cè)試用例的一般方法和理論。最后，老師和學(xué)生再一起反思，通過什么措施可以避免重復(fù)犯這類錯(cuò)誤，從而引出編程規(guī)范、代碼Lint檢查等相關(guān)知識(shí)，本例中，第3行的Bug實(shí)際上違反了“禁止使用未經(jīng)初始化的變量”的編程規(guī)范；第4行的Bug也可以通過PC－Lint工具檢查發(fā)現(xiàn)。

軟件代碼評(píng)審是一種靜態(tài)白盒測(cè)試方法，按照V字形模型，這個(gè)質(zhì)量保證活動(dòng)發(fā)生在代碼編寫完成之后，單元測(cè)試之前，是一種高效的缺陷預(yù)防方法。在教學(xué)過程中，也穿插的介紹代碼評(píng)審的組織流程和規(guī)范，逐步讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到軟件開發(fā)是有組織、有規(guī)范的團(tuán)隊(duì)活動(dòng)，而不僅僅是個(gè)人活動(dòng)。

通過這種教學(xué)方式，學(xué)生認(rèn)識(shí)到了軟件測(cè)試“從哪里來，到哪里去”?！皬哪睦飦怼笔紫然卮鹆藶槭裁匆M(jìn)行軟件測(cè)試，也明白了軟件缺陷的來源：編程技能、個(gè)人疏忽、交流不暢、配置管理等?！暗侥抢锶ァ被卮鹆塑浖y(cè)試的目的，即提高軟件的質(zhì)量。軟件工程課程中的各種軟件過程和管理措施，設(shè)計(jì)模式中的各種架構(gòu)模式都是圍繞這一目標(biāo)進(jìn)行的，這樣將軟件測(cè)試課程放在整個(gè)軟件生命周期中結(jié)合其他課程的內(nèi)容學(xué)習(xí)，使得學(xué)生對(duì)高質(zhì)量軟件開發(fā)有了全面的認(rèn)識(shí)，將學(xué)生學(xué)習(xí)到的零散的課程知識(shí)轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量軟件開發(fā)的技能。

通過典型缺陷的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)測(cè)試的重要性有了直觀和深刻的認(rèn)識(shí)，從而愿意積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)軟件測(cè)試的相關(guān)理論和方法。同時(shí)，學(xué)生的編程規(guī)范水平、編程技能也得到了提高，并且在以后編寫程序的時(shí)候，有了缺陷預(yù)防的意識(shí)，更能滿足實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境軟件質(zhì)量的要求。

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了測(cè)試用例設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，還學(xué)習(xí)了代碼評(píng)審、測(cè)試用例評(píng)審的、缺陷總結(jié)的規(guī)范，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到軟件開發(fā)不僅是個(gè)人活動(dòng)，更是一項(xiàng)團(tuán)隊(duì)活動(dòng)。通過這些活動(dòng)也訓(xùn)練了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，有利于學(xué)生在實(shí)習(xí)階段更好地融入職場(chǎng)。

3 結(jié)束語

軟件測(cè)試是一門綜合性很強(qiáng)的課程，軟件測(cè)試的最終目的是提高軟件質(zhì)量。在教學(xué)過程中，結(jié)合典型缺陷案例分析，按照代碼評(píng)審、測(cè)試用例設(shè)計(jì)和缺陷分析和預(yù)防的流程剖析各個(gè)案例，使學(xué)生加深了對(duì)軟件測(cè)試的理論和方法的理解，并進(jìn)一步將軟件工程、設(shè)計(jì)模式和程序設(shè)計(jì)等課程的相關(guān)內(nèi)容融會(huì)貫通，為今后從事高質(zhì)量的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 李靜，趙志升.軟件測(cè)試專業(yè)課程體系建設(shè)和教學(xué)改革［J］.教育與職業(yè)，2014（2）：135－137.

［2］ 周元哲.“軟件測(cè)試”教學(xué)改革的探索和實(shí)踐［J］.計(jì)算機(jī)教育，2008（22）：14－15.

［3］ 劉新浙，劉玲，王超，等.從缺陷中學(xué)習(xí)C/C＋＋［M］.北京：人民郵電出版社，2013：1－2.

［4］ Andrew Koenig.C Traps and Pitfalls［M］.Addison－Wesley Professional.1989.

［5］ Andrew Koenig.Ruminations on C＋＋：A Decade of Programming Insight and Experience［M］.Addison－Wesley Professional，1996.

［6］ Bruce Eckel.Thinking in Java （4th Edition）［M］.Prentice Hall，2006.