第一章 緒 論
1．1 軟件生存期
同其它任何事物一樣，計(jì)算機(jī)軟件從它的發(fā)生、發(fā)展到達(dá)成熟階段，以至老化和衰亡，是一個(gè)歷史發(fā)展的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為軟件的生存期（Life Cycle），包括下列六個(gè)步驟：
（1）計(jì)劃（Planning）：確定軟件開(kāi)發(fā)的總目標(biāo)；給出軟件的功能、性能、可靠性以及接口等方面的設(shè)想；研究完成該軟件任務(wù)的可行性，探討問(wèn)題解決的方案；對(duì)可供開(kāi)發(fā)使用的資源（軟件、硬件、人力）、成本、可取得的效益和開(kāi)發(fā)的進(jìn)度等做出估計(jì)；制定完成開(kāi)發(fā)任務(wù)的實(shí)施計(jì)劃。
（2）需求分析（Requirement Analysis）：由軟件人員和用戶共同對(duì)待開(kāi)發(fā)的軟件進(jìn)行詳細(xì)的定義和確切的描述，其結(jié)果是給出軟件需求說(shuō)明書(shū)（SRS：Software Requirement Specification）。
（3）設(shè)計(jì)（Designing）：軟件的設(shè)計(jì)分為兩部分。一是概要設(shè)計(jì)（Preliminary Design），是指根據(jù)軟件的需求說(shuō)明書(shū)，軟件設(shè)計(jì)人員應(yīng)把需求說(shuō)明書(shū)中各項(xiàng)需求轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中的每一組成部分是功能明確的模塊，每個(gè)模塊都能體現(xiàn)相應(yīng)的需求。二是詳細(xì)設(shè)計(jì)（Detail Design），是指對(duì)概要設(shè)計(jì)中給出的各個(gè)模塊所要完成的工作進(jìn)行具體的描述，為后來(lái)的編程打下基礎(chǔ)。軟件設(shè)計(jì)的結(jié)果是給出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
（4）編碼（Coding）：利用某種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，把設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以接受的程序的過(guò)程稱(chēng)為編碼。編碼應(yīng)以設(shè)計(jì)相一致，且結(jié)構(gòu)清晰、易讀、易修改。
（5）測(cè)試（Testing）：根據(jù)軟件的需求說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和源代碼，檢驗(yàn)軟件開(kāi)發(fā)工作的成果是否符合要求的過(guò)程稱(chēng)為軟件測(cè)試。軟件測(cè)試是發(fā)現(xiàn)軟件錯(cuò)誤、提高軟件可靠性與保證軟件質(zhì)量的重要手段。
（6）運(yùn)行與維護(hù)（Running and Maintaining）：對(duì)已交付用戶的軟件投入正式使用后便進(jìn)入運(yùn)行階段，這個(gè)階段可能持續(xù)若干年。在運(yùn)行過(guò)程中，可能有多種原因需要對(duì)它進(jìn)行修改，包括運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了軟件錯(cuò)誤需要修正；為適應(yīng)變化了的軟硬件環(huán)境，而需要做相應(yīng)的變更；為進(jìn)一步增強(qiáng)軟件的功能，或提高其性能，而使它進(jìn)一步的完善和擴(kuò)充等。
上述六步表明了一個(gè)軟件從其醞釀開(kāi)始，直至使用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，被新的軟件代替而退役的整個(gè)過(guò)程。按此順序逐步轉(zhuǎn)變的過(guò)程可用一個(gè)軟件生存期的瀑布模型加以形象化描述。如圖1.1所示。圖中自上而下的箭頭代表了問(wèn)題的一個(gè)求解過(guò)程，而自下而上的箭頭代表了在實(shí)際項(xiàng)目的研制中，為確保軟件質(zhì)量，每一步驟完成后都要進(jìn)行復(fù)查，如發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，就要及時(shí)解決，以免問(wèn)題積壓到最后造成更大的困難。運(yùn)行與維護(hù)的箭頭表示在運(yùn)行中可能需要多次維護(hù)。另外圖中還指明了六個(gè)步驟劃分的三個(gè)階段，軟件定義階段、軟件開(kāi)發(fā)階段和軟件維護(hù)階段。
值得注意的是，上述軟件維護(hù)工作不可簡(jiǎn)單地看待僅僅是修改程序。在運(yùn)行過(guò)程中若有必要修改，得提出充分的修改理由，經(jīng)過(guò)審核，才能確定下來(lái)。接著需要經(jīng)歷制定修改計(jì)劃、確定新的需求、修改軟件設(shè)計(jì)、修改編碼、進(jìn)行測(cè)試以及重新投入運(yùn)行等一系列步驟，這正是上述開(kāi)發(fā)一個(gè)新軟件的步驟。若是運(yùn)行中多次提出修改，則將經(jīng)歷多次這些步驟?？捎脠D1.2來(lái)表示這一過(guò)程，并稱(chēng)為軟件的生存周期，也簡(jiǎn)稱(chēng)為軟件的生存期。
1．2
軟件危機(jī)
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程分為硬件和軟件兩大范疇。計(jì)算機(jī)硬件的工程技術(shù)在過(guò)去的50多年中已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)成熟的狀態(tài)。硬件設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)發(fā)展非常迅速，其自動(dòng)化已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，硬件的可靠性已是一種現(xiàn)實(shí)的要求，而不在是一種愿望。
而在軟件工程技術(shù)方面的情況則不同，軟件是最難設(shè)計(jì)、最少可能成功、最容易出錯(cuò)、也最難管理的系統(tǒng)部分。據(jù)報(bào)道，在上世紀(jì)的最后十年里，計(jì)算機(jī)軟件已成為系統(tǒng)癱瘓的主要原因。隨著以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)在數(shù)量、復(fù)雜程度和應(yīng)用方面的激增，對(duì)軟件的需要卻在不斷增加，因此促使供求矛盾日趨激化，這就是人們常說(shuō)的軟件危機(jī)。軟件危機(jī)的來(lái)源主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：
（1）缺乏軟件開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)：由于缺乏大型軟件開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和軟件開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)的積累，使得開(kāi)發(fā)工作的計(jì)劃很難制定。主觀盲目地制定計(jì)劃，執(zhí)行起來(lái)和實(shí)際情況有很大差距，使得經(jīng)費(fèi)常常突破預(yù)算、工期一拖再拖，軟件的投資者和用戶對(duì)開(kāi)發(fā)工作從不滿意發(fā)展到不信任。
（2）需求不明確：作為軟件設(shè)計(jì)依據(jù)的軟件需求，在開(kāi)發(fā)的初期提得不夠明確，或者未能做出確切的表達(dá)。開(kāi)發(fā)工作開(kāi)始后，軟件人員又未能和用戶及時(shí)的交換意見(jiàn)，使得一些問(wèn)題得不到及時(shí)解決而隱藏起來(lái)，造成開(kāi)發(fā)后期矛盾的集中暴露。導(dǎo)致對(duì)多個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題既難于分析，又難于解決。
（3）缺少開(kāi)發(fā)規(guī)范：開(kāi)發(fā)過(guò)程中沒(méi)有統(tǒng)一遵循的、公認(rèn)的方法論或開(kāi)發(fā)規(guī)范，參加工作的人員之間的配合不夠嚴(yán)密，約定不夠明確。加之不重視文字資料，使得開(kāi)發(fā)文檔很不完整。發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，未能從根本上去找原因，只是修修補(bǔ)補(bǔ)。顯然，這樣開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件無(wú)法維護(hù)。
（4）軟件的復(fù)雜性：軟件的規(guī)模一般都比較龐大，大型軟件有時(shí)會(huì)超過(guò)1億行源代碼。加之人們傳統(tǒng)上的誤區(qū)，往往是硬件難以實(shí)現(xiàn)的部分改用軟件來(lái)完成，這使得軟件既龐大，復(fù)雜性又高，甚至有時(shí)人的大腦已無(wú)法理解、無(wú)法駕馭人類(lèi)本身所創(chuàng)造出來(lái)的復(fù)雜邏輯系統(tǒng)，投入使用后往往錯(cuò)誤百出。
（5）缺乏有效的測(cè)試手段：軟件的復(fù)雜性和軟件測(cè)試的復(fù)雜性，使得難以研制有效的軟件測(cè)試工具，導(dǎo)致測(cè)試效率不高、自動(dòng)化程度低，測(cè)試花費(fèi)時(shí)間多、測(cè)試成本高，這使得軟件開(kāi)發(fā)者只要求測(cè)試人員對(duì)軟件做簡(jiǎn)單的測(cè)試，這無(wú)法保證軟件的質(zhì)量。
軟件危機(jī)的事例是很多的。最著名的是上世紀(jì)六十年代，美國(guó)IBM公司開(kāi)發(fā)的IBM360操作系統(tǒng)，這一項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)期共花費(fèi)了5000萬(wàn)美元，總共投入的工作量是5000人年，共寫(xiě)出了100萬(wàn)行源程序。由于它太龐大，OS360變得相當(dāng)不可靠，平均每次修改后的新版本都大約存在1000個(gè)左右的錯(cuò)誤，而且有理由認(rèn)為這是一個(gè)常數(shù)。另外，美國(guó)空軍的范登堡中心在上世紀(jì)六十年代后期發(fā)生過(guò)多次導(dǎo)彈試射失敗的事故，事后檢查幾乎都是由于軟件有錯(cuò)誤而造成的。
與軟件危機(jī)有關(guān)的許多問(wèn)題都起源于軟件本身的特點(diǎn)、軟件開(kāi)發(fā)人員的弱點(diǎn)、以及人們對(duì)軟件開(kāi)發(fā)實(shí)質(zhì)的種種不切實(shí)際的誤解，計(jì)算機(jī)軟件已經(jīng)成為以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)發(fā)展的重要瓶徑?？茖W(xué)上的危機(jī)和其它領(lǐng)域的危機(jī)一樣，解決危機(jī)的過(guò)程往往孕育著一種科學(xué)理論的誕生。自上世紀(jì)七十年代以來(lái)，科學(xué)家們一直在試圖解決軟件危機(jī)問(wèn)題，雖然目前尚不能說(shuō)軟件的危機(jī)已經(jīng)過(guò)去，但二十年來(lái)，軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，包括面向?qū)ο蟮募夹g(shù)、基于知識(shí)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境、先進(jìn)的軟件測(cè)試工具等，為保證大型軟件的研制提供了重要的基礎(chǔ)。正是這些先進(jìn)的技術(shù)，目前上億行源代碼的軟件比比皆是。
1．3 軟件質(zhì)量
質(zhì)量這一概念有許多不同的定義。在《詞?！分?，就把質(zhì)量一詞解析為“產(chǎn)品或工作的優(yōu)劣程度”。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）把質(zhì)量定義為“與一個(gè)產(chǎn)品或服務(wù)是否能夠滿足其指定的或蘊(yùn)涵的需求有關(guān)的性質(zhì)與特征的總合”。同其它產(chǎn)品一樣，軟件的質(zhì)量也不是絕對(duì)的，在不同的情況下，對(duì)不同的人來(lái)說(shuō)，軟件質(zhì)量的含義是不同的。
1． 軟件質(zhì)量要素
軟件產(chǎn)品的質(zhì)量是由許多軟件性質(zhì)構(gòu)成的，這些性質(zhì)常稱(chēng)為軟件質(zhì)量要素。一般來(lái)講，軟件的質(zhì)量因素有下列11個(gè)。
（1）易使用性：是指軟件易于使用的程度。
（2）完整性：保護(hù)軟件不被未經(jīng)同意的存儲(chǔ)和使用的能力。
（3）效率：指軟件對(duì)計(jì)算機(jī)資源的使用效率，包括運(yùn)算時(shí)間效率和存儲(chǔ)空間效率。
（4）可靠性：不失敗的能力。
（5）正確性：程序完成其規(guī)約的程度。
（6）易維護(hù)性：在程序的操作環(huán)境中，確定軟件故障的位置并糾正故障的難易程度。
（7）靈活性：當(dāng)軟件操作環(huán)境變化時(shí)，對(duì)軟件作相應(yīng)修改的難易程度。
（8）易測(cè)試性：對(duì)軟件測(cè)試以保證其無(wú)錯(cuò)誤和滿足其規(guī)約的難易程度。
（9）易移植性：將一個(gè)程序從一個(gè)運(yùn)行環(huán)境移植到另一個(gè)運(yùn)行環(huán)境的難易程度。
（10）易復(fù)用性：復(fù)用一個(gè)軟件或其部分的難易程度。
（11）互用性：將一個(gè)軟件系統(tǒng)和其它軟件系統(tǒng)組合在一起的難易程度。
2．軟件質(zhì)量要素的衡量標(biāo)準(zhǔn)
軟件每個(gè)質(zhì)量要素又包含一系列的衡量標(biāo)準(zhǔn)，具體為：
（1）易使用性：包括易操作性、培訓(xùn)、易交流性、輸入和輸出量、輸入輸出速度。
（2）完整性：包括存儲(chǔ)控制、存儲(chǔ)審查。
（3）效率：包括運(yùn)行效率、存儲(chǔ)效率。
（4）可靠性：容錯(cuò)性、一致性、準(zhǔn)確性、簡(jiǎn)潔性。
（5）正確性：包括易追溯性、一致性、完備性。
（6）易維護(hù)性：一致性、簡(jiǎn)潔性、簡(jiǎn)明性、模塊性、自我描述性。
（7）靈活性：模塊性、一般性、易擴(kuò)展性、自我描述性。
（8）易測(cè)試性：簡(jiǎn)潔性、模塊性、檢視、自我描述性。
（9）易移植性：模塊性、自我描述性、硬件獨(dú)立性、軟件獨(dú)立性。
（10）易復(fù)用性：通用性、模塊性、自我描述性、硬件獨(dú)立性、軟件獨(dú)立性。
（11）互用性：模塊性、通訊共同性、數(shù)據(jù)共同性。
每個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)的定義為：
（1）易追溯性：指在特定的軟件開(kāi)發(fā)與操作環(huán)境中，能夠從軟件的需求尋找出其相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)的能力與性質(zhì)。
（2）完備性：指軟件實(shí)現(xiàn)了其全部所需功能的性質(zhì)。
（3）一致性：指在軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中采用統(tǒng)一的技術(shù)與術(shù)語(yǔ)的性質(zhì)。
（4）準(zhǔn)確性：指軟件的輸出與計(jì)算中的精度滿足其需求的性質(zhì)。
（5）容錯(cuò)性：指在非正常條件下，仍然能夠操作軟件的性質(zhì)。
（6）簡(jiǎn)潔性：指軟件以最容易理解的方式實(shí)現(xiàn)其功能的性質(zhì)。
（7）模塊性：指用一系列在很大程度上相互獨(dú)立的模塊來(lái)構(gòu)成軟件的性質(zhì)。
（8）一般性：指軟件所提供的功能具有應(yīng)用范圍廣的性質(zhì)。
（9）易擴(kuò)展性：指易于對(duì)軟件存儲(chǔ)空間和計(jì)算功能進(jìn)行擴(kuò)充的性質(zhì)。
（10）檢視：指軟件所提供的用于測(cè)量使用情況和識(shí)別錯(cuò)誤的屬性。
（11）自我描述性：指軟件中包含它對(duì)功能的實(shí)現(xiàn)的解析性信息的屬性。
（12）運(yùn)行效率：指軟件使用最少的處理時(shí)間的性質(zhì)。
（13）存儲(chǔ)效率：指軟件在操作中對(duì)存儲(chǔ)空間的需求最少的性質(zhì)。
（14）存儲(chǔ)控制：指反映對(duì)軟件及其數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)進(jìn)行控制的能力的性質(zhì)。
（15）存儲(chǔ)審查：指對(duì)軟件及其數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)進(jìn)行審查、記錄能力的性質(zhì)。
（16）易操作性：指決定軟件的操作與操作過(guò)程的復(fù)雜程度與難易程度的性質(zhì)。
（17）培訓(xùn)：指支持從初步熟悉到熟練操作軟件的過(guò)度的性質(zhì)。
（18）易交流性：指軟件的輸入與輸出能夠被人們理解的程度的性質(zhì)。
（19）軟件獨(dú)立性：指決定對(duì)軟件環(huán)境中的其它軟件的依賴(lài)程度的性質(zhì)。
（20）硬件獨(dú)立性：指決定軟件對(duì)硬件環(huán)境的依賴(lài)程度的性質(zhì)。
（21）通訊共同性：指軟件使用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議與界面的性質(zhì)。
（22）數(shù)據(jù)共同性：指軟件使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)表示格式的性質(zhì)。
（23）簡(jiǎn)明性：軟件的實(shí)現(xiàn)使用最少代碼的性質(zhì)。
每一個(gè)軟件質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)又可以有多個(gè)不同的度量。軟件質(zhì)量度量有的作用于軟件的代碼，有的作用于軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的中間結(jié)果和文檔。
1．4 軟件可靠性
1．硬件可靠性
所謂系統(tǒng)的可靠性，是指“一個(gè)系統(tǒng)在一定的環(huán)境下，在所給定的時(shí)間內(nèi)能按預(yù)定的要求完成一定功能的概率”。
設(shè)一個(gè)具有N個(gè)元件的系統(tǒng)，經(jīng)運(yùn)行t時(shí)間后，有F(t)個(gè)元件失效，其余S(t)個(gè)元件仍然保持完好，則分別定義元件的可靠度R(t)和不可靠度Q(t)為：
定義元件的失效率Z(t)為單位時(shí)間內(nèi)失效的元件數(shù)與非失效的元件數(shù)之比。
根據(jù)理論研究和大量統(tǒng)計(jì)得出，在正常的工作條件下，元件的失效變化趨勢(shì)如圖1.3所示。這就是硬件系統(tǒng)可靠性分析中著名的盆式曲線（Bathtub curve）。它表明系統(tǒng)在使用的開(kāi)始階段，其失效率是比較高的，但隨著故障的排除，其失效率將穩(wěn)定在一個(gè)基本上保持不變的常數(shù)，這個(gè)時(shí)期稱(chēng)為正常的使用期。由于受到周?chē)h(huán)境、元件老化等因數(shù)的影響，在使用一定的時(shí)間后，系統(tǒng)的故障率開(kāi)始上升，而且越來(lái)越高，直至系統(tǒng)被淘汰。
在正常的使用期，系統(tǒng)的失效率可以近似為一個(gè)常數(shù)l，則：
解這個(gè)方程，并考慮到R(0)=1，有：
硬件可靠性理論中的一個(gè)重要參數(shù)是系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failures）和平均故障時(shí)間MTTF（Mean Time To Failures）。MTBF是指可修復(fù)故障的系統(tǒng)，而MTTF是指不可修復(fù)故障的系統(tǒng)。如果忽略這一點(diǎn)，MTBF和MTTF是混用的。因此，根據(jù)定義：
上述公式是硬件可靠性的基本理論，也是一套非常成熟的理論。
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，硬件可靠性不但在理論上成熟的，而且在工程上也有許多提高可靠性的方法和工具。目前，一般出廠的硬件產(chǎn)品都有可靠性指標(biāo)，如風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)和MTBF等。
2．軟件可靠性
軟件的可靠性定義為：在給定的時(shí)間內(nèi)，特定環(huán)境下軟件正確運(yùn)行的概率。正如前節(jié)所述，軟件可靠性是軟件質(zhì)量的要素之一。對(duì)用戶而言，同其它軟件質(zhì)量要素相比，軟件可靠性是最重要的要素。
從其定義可以看出，軟件可靠性涉及三個(gè)概念：給定的時(shí)間、特定的環(huán)境、正確運(yùn)行的概率。
對(duì)給定的時(shí)間，是指由于軟件的可靠性是隨時(shí)間而變化的，根據(jù)軟件可靠性的理論，軟件每排除一個(gè)故障，其可靠性就提高一步。因此，在談?wù)撥浖煽啃缘臅r(shí)候，一定要指明是什么時(shí)間的可靠性。
特定的環(huán)境是軟件可靠性的一個(gè)重要的因素，它包括硬件環(huán)境、軟件支撐環(huán)境和其它為保證軟件正常運(yùn)行所需要的環(huán)境。在評(píng)估軟件可靠性時(shí)，一般要假設(shè)環(huán)境是正確無(wú)誤的。
正確運(yùn)行的概率情況比較復(fù)雜，軟件運(yùn)行包括選擇輸入數(shù)據(jù)和啟動(dòng)程序執(zhí)行。但問(wèn)題是如何選擇輸入數(shù)據(jù)才能真實(shí)的反應(yīng)軟件的可靠性？如何根據(jù)錯(cuò)誤發(fā)生的時(shí)間來(lái)評(píng)估軟件可靠性？軟件可靠性的變化規(guī)律是什么？等等，類(lèi)似的問(wèn)題在軟件可靠性理論的研究中都沒(méi)有很好的解決。雖然如此，在過(guò)去的三十余年里，科學(xué)家在這個(gè)方面做了大量的研究，目前比較著名的有四十余種軟件可靠性模型，由于工程數(shù)據(jù)的來(lái)源以及對(duì)軟件可靠性認(rèn)識(shí)上的不同，這些模型存在較大的差異。一個(gè)新的軟件究竟用那種可靠性模型去評(píng)估更好，目前尚無(wú)定論。只能根據(jù)工程背景和個(gè)人的喜好去判斷。
拋開(kāi)尋求統(tǒng)一的軟件可靠性模型，近幾年來(lái)，許多科學(xué)家試圖從工程的角度研究軟件可靠性的部分內(nèi)容，主要是軟件的平均無(wú)故障時(shí)間MTBF、軟件的故障率l等，這些參數(shù)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)恐怕是更重要的。目前的許多軍用軟件、關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的一些重要軟件都有相應(yīng)的可靠性參數(shù)評(píng)估，也是軟件生產(chǎn)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)。
根據(jù)軟件可靠性的理論，一個(gè)軟件在交付之后，軟件的可靠性就是確定的，只不過(guò)人們現(xiàn)在還沒(méi)有很好的辦法去認(rèn)識(shí)它。拋開(kāi)其它因素不談，唯一能影響軟件可靠性的是殘留在軟件中錯(cuò)誤數(shù)目。隨著軟件在測(cè)試過(guò)程中或在使用過(guò)程中，軟件錯(cuò)誤的不斷發(fā)現(xiàn)與排除，殘留在軟件中的錯(cuò)誤會(huì)逐步減少，軟件的故障率會(huì)逐步降低，因此，軟件的故障率曲線應(yīng)該類(lèi)似于圖1.4所示的曲線。這是軟件可靠性建模的基本思想。
1．5 軟件錯(cuò)誤
1． 軟件錯(cuò)誤的概念
定義1.1：錯(cuò)誤（Error）：是指人們期望的和系統(tǒng)實(shí)際具有的狀態(tài)或行為之間的偏差。
軟件錯(cuò)誤包括由系統(tǒng)分析或者程序設(shè)計(jì)而產(chǎn)生的全部錯(cuò)誤。軟件錯(cuò)誤存在于軟件生存期的各個(gè)階段，凡是和預(yù)期的狀態(tài)或行為不相符合的統(tǒng)稱(chēng)為軟件錯(cuò)誤。例如，制定的計(jì)劃和實(shí)際不相符合的、需求說(shuō)明書(shū)有問(wèn)題的、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)有問(wèn)題的、程序編碼有問(wèn)題的、測(cè)試有問(wèn)題的、運(yùn)行結(jié)果不正確的、維護(hù)有問(wèn)題的等等，都是軟件錯(cuò)誤。
定義1.2：失效（Failure）：是指在軟件運(yùn)行期間出現(xiàn)的錯(cuò)誤。它是因軟件中存在的錯(cuò)誤引起的、并在執(zhí)行期間動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出來(lái)的和實(shí)際不同的狀態(tài)和行為。
從這里可以看出，失敗只是錯(cuò)誤的一部分。
定義1.3：故障（Fault）：是指軟件中的物理缺陷。
故障也是錯(cuò)誤的一部分，故障是指軟件中實(shí)實(shí)在在存在的錯(cuò)誤。故障可能引起軟件的失效，也可能不引起軟件的失效，人們總是通過(guò)修改軟件中的故障來(lái)提高軟件的可靠性。
定義1.4：缺陷（Defect，Bug）：凡是沒(méi)有按照要求所進(jìn)行的工作統(tǒng)稱(chēng)為缺陷。
缺陷泛指系統(tǒng)中的一切錯(cuò)誤。顯然，缺陷是比錯(cuò)誤范圍更大的概念，缺陷除了包括錯(cuò)誤所具有的全部屬性外，像程序的多余物、難以理解的程序、難以修改的程序，文檔不完全等，雖然這些可能并不能使軟件失敗，但是缺陷。通過(guò)修改軟件中的缺陷來(lái)提高軟件的質(zhì)量。
從定義可以看出，上述四個(gè)概念是彼此相關(guān)的，有些文獻(xiàn)中也經(jīng)常是混用的。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)區(qū)分它們之間的層次和范圍。
2.軟件的缺陷數(shù)目與缺陷密度
軟件的缺陷數(shù)目是指軟件中所存在的所有缺陷的總和。而軟件的缺陷密度是指每單位代碼中的缺陷數(shù)目，這里，單位代碼一般是KLOC或KSLOC（千行源代碼），表示為缺陷數(shù)目/KLOC，或者缺陷數(shù)目/KSLOC。
軟件工程師在工作中一般會(huì)引入大量的缺陷。統(tǒng)計(jì)表明，有經(jīng)驗(yàn)的軟件工程師的缺陷引入率一般是50~250個(gè)缺陷/KLOC，平均的缺陷引入率在100個(gè)缺陷/KLOC以上。即使軟件工程師學(xué)過(guò)軟件缺陷管理之后，平均的缺陷引入率也在50個(gè)缺陷/KLOC，也就是說(shuō)，每20行代碼中就有一個(gè)缺陷。再者從理論上看，人的認(rèn)識(shí)能力是有限的，根據(jù)Hatton模型，對(duì)一般的軟件，軟件的缺陷數(shù)目可用下面的公式表示：
這里W是軟件的復(fù)雜度，一般用源代碼數(shù)目來(lái)表示。
從工程實(shí)踐來(lái)看，目前世界上先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)組織所生產(chǎn)的軟件，其缺陷密度可以達(dá)到2個(gè)缺陷/KLOC，一般的軟件開(kāi)發(fā)組織所生產(chǎn)的軟件其缺陷密度可以達(dá)到4~40個(gè)缺陷/KLOC。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)，安全第一的軟件開(kāi)發(fā)的代價(jià)是每行程序需花費(fèi)500$。NASA所生產(chǎn)的軟件其故障密度可以達(dá)到0.1個(gè)缺陷/KLOC，但其代價(jià)是每行源代碼高達(dá)1000$。
軟件的缺陷數(shù)目或者缺陷密度可以通過(guò)測(cè)試或者其它方法來(lái)計(jì)算。而殘留在軟件中缺陷數(shù)目或者缺陷密度只能通過(guò)評(píng)估來(lái)得到，例如根據(jù)測(cè)試的程度、或者根據(jù)軟件可靠性模型等可以預(yù)測(cè)軟件中殘留的缺陷數(shù)目。
在安全第一或者一些重要的軟件驗(yàn)收中，軟件的缺陷數(shù)目或者缺陷密度是軟件能否通過(guò)驗(yàn)收的重要標(biāo)準(zhǔn)。
3．軟件錯(cuò)誤的分類(lèi)方法
軟件的錯(cuò)誤是非常復(fù)雜的，凡是人們能夠想到的軟件錯(cuò)誤都是可能發(fā)生的。到目前為止，人們對(duì)軟件錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)尚停留在表面上，其內(nèi)在規(guī)律有待進(jìn)一步研究。這也是目前軟件測(cè)試技術(shù)發(fā)展比較緩慢的原因之一。雖然如此，人們還是可以根據(jù)軟件錯(cuò)誤的表現(xiàn)將其進(jìn)行分類(lèi)，常見(jiàn)的分類(lèi)方法有：
（1）根據(jù)錯(cuò)誤的征兆進(jìn)行分類(lèi)：這種分類(lèi)方法是根據(jù)系統(tǒng)的輸入和系統(tǒng)對(duì)輸入的反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行的分類(lèi)。如表1.1所示。這種分類(lèi)方法的好處是可以提高人們認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度，以便防范于未然。
表1.1 根據(jù)錯(cuò)誤的征兆進(jìn)行的分類(lèi)
輸入
系統(tǒng)反應(yīng)
錯(cuò)誤輸入
正確輸入
對(duì)輸入的拒絕
正確
第I類(lèi)型的錯(cuò)誤（嚴(yán)重）
得出錯(cuò)誤的結(jié)果
第II類(lèi)型的錯(cuò)誤（嚴(yán)重）
第III類(lèi)型的錯(cuò)誤（嚴(yán)重）
系統(tǒng)崩潰
第IV類(lèi)型的錯(cuò)誤（嚴(yán)重）
第V類(lèi)型的錯(cuò)誤（嚴(yán)重）
（2）根據(jù)錯(cuò)誤的起因進(jìn)行的分類(lèi)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的每一個(gè)錯(cuò)誤，究其原因，大都可以歸結(jié)為下列三種情況之一，硬件或軟件中的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、由于環(huán)境或部件的老化引起的硬件惡化、錯(cuò)誤的輸入數(shù)據(jù)。顯然，在軟件生存期的不同階段，每類(lèi)錯(cuò)誤的分布是不一樣的，因此，這種分類(lèi)方法的好處，一是了解錯(cuò)誤在不同時(shí)期的分布規(guī)律。例如，在系統(tǒng)運(yùn)行的早期所發(fā)生的錯(cuò)誤，很有可能是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤所引起的，在運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后所發(fā)生的錯(cuò)誤可能是由于數(shù)據(jù)錯(cuò)誤引起的，而在運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，就有可能是硬件惡化引起的，這為判斷軟件錯(cuò)誤的類(lèi)型并盡快修復(fù)提供依據(jù)。二是根據(jù)這種分類(lèi)，可以知道那些錯(cuò)誤是可以排除的，而那些錯(cuò)誤又必須通過(guò)是更換設(shè)備才能解決的。
（3）根據(jù)錯(cuò)誤發(fā)生的持續(xù)時(shí)間來(lái)分類(lèi)：一般可將其分為永久性錯(cuò)誤和瞬時(shí)錯(cuò)誤。永久性錯(cuò)誤是指經(jīng)常發(fā)生的錯(cuò)誤，這類(lèi)錯(cuò)誤是不可怕的，因?yàn)樗菀妆慌懦?。而瞬時(shí)錯(cuò)誤恰恰相反，由于是偶爾出現(xiàn)，難以掌握其規(guī)律，故很難將其排除。
（4）根據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度進(jìn)行分類(lèi)：不同的錯(cuò)誤所產(chǎn)生的后果是不一樣的。較少的錯(cuò)誤例如數(shù)據(jù)格式不對(duì)，并不會(huì)產(chǎn)生什么后果，而有些錯(cuò)誤，例如飛機(jī)導(dǎo)航軟件出錯(cuò)，可能導(dǎo)致機(jī)毀人忘的嚴(yán)重后果。一般來(lái)講，根據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度可以分為：較少錯(cuò)誤、中等錯(cuò)誤、較嚴(yán)重錯(cuò)誤、嚴(yán)重錯(cuò)誤、非常嚴(yán)重錯(cuò)誤和最嚴(yán)重錯(cuò)誤。這里的分類(lèi)，是根據(jù)錯(cuò)誤引起后果的程度來(lái)分的，而不是根據(jù)錯(cuò)誤對(duì)應(yīng)故障的復(fù)雜性來(lái)分類(lèi)的，有時(shí)一個(gè)較少的故障，例如，程序語(yǔ)句漏掉一個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等，都可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。
（5）根據(jù)開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行分類(lèi)：在軟件生存期的每個(gè)階段都可能存在錯(cuò)誤，即計(jì)劃錯(cuò)誤、需求分析錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、編碼錯(cuò)誤、測(cè)試錯(cuò)誤、運(yùn)行與維護(hù)錯(cuò)誤。由于生存期的每一個(gè)階段又是下一個(gè)階段的先導(dǎo)，也就是說(shuō)，前一個(gè)階段正確的設(shè)計(jì)是保證下一個(gè)階段設(shè)計(jì)正確的必要條件。因此，要求一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)階段存在錯(cuò)誤，就要盡快將其排除。否則，越往后，排除故障的代價(jià)就越大，從這種意義上講，這種分類(lèi)法是必要的。
4．軟件錯(cuò)誤的分類(lèi)
雖然上述給出了軟件錯(cuò)誤的五類(lèi)分類(lèi)方法，但前四種的分類(lèi)方法只能給人們一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，對(duì)排除故障并沒(méi)有很大的幫助。
（1）根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)階段的分類(lèi)：根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)階段的分類(lèi)方法針對(duì)性比較強(qiáng)，便于人們認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤。表1.2給出了一種基于開(kāi)發(fā)階段的分類(lèi)方法，表中給出的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)比例是根據(jù)含有6877000個(gè)語(yǔ)句的源程序的錯(cuò)誤（共16029個(gè)錯(cuò)誤）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。
表1.2：基于開(kāi)發(fā)階段的分類(lèi)方法
錯(cuò)誤類(lèi)型
描述
錯(cuò)誤個(gè)數(shù)
百分比
軟件需求錯(cuò)誤
包括軟件需求制定得不合理或不正確；需求不完全；含有邏輯錯(cuò)誤；需求分析的文檔有誤。
1317
8.2%
功能和性能錯(cuò)誤
包括功能和性能規(guī)定得有錯(cuò)誤，或是遺漏了某些功能；為用戶提供的信息有錯(cuò)誤，或信息不確切；對(duì)意外的異常情況處理有誤等。
2624
16.1%
結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤
包括程序控制流或控制順序有誤；處理過(guò)程有誤等。
4082
25.2%
數(shù)據(jù)錯(cuò)誤
包括數(shù)據(jù)定義或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有誤；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)操作有誤等。
3638
22.4%
實(shí)現(xiàn)和編碼錯(cuò)誤
包括編碼錯(cuò)或按鍵錯(cuò)；違背編碼風(fēng)格或是編碼標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤；文檔有誤等。
1601
9.9%
集成錯(cuò)誤
包括軟件內(nèi)部和外部接口有誤；各相關(guān)部分在時(shí)間配合、數(shù)據(jù)吞吐量等方面不協(xié)調(diào)等。
1455
9.0%
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤
操作系統(tǒng)調(diào)用錯(cuò)或使用錯(cuò)、恢復(fù)錯(cuò)誤、診斷錯(cuò)誤、分割及覆蓋錯(cuò)誤、引用環(huán)境錯(cuò)誤等。
282
1.7%
測(cè)試定義與測(cè)試執(zhí)行錯(cuò)誤
包括測(cè)試設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、測(cè)試執(zhí)行錯(cuò)誤、測(cè)試文檔錯(cuò)誤、測(cè)試用例不充分等。
447
2.8%
其它類(lèi)型錯(cuò)誤
763
4.7%
（2）基于引起錯(cuò)誤復(fù)雜度的分類(lèi)：如表1.3所示。
表1.3：基于引起錯(cuò)誤復(fù)雜度的分類(lèi)
錯(cuò)誤類(lèi)型
描述
文檔
注釋、消息。
語(yǔ)法
拼寫(xiě)、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、打字、指令格式。
聯(lián)編打包
變更管理、庫(kù)、版本控制。
賦值
說(shuō)明、重名、作用域、限制。
接口
過(guò)程調(diào)用與引用、輸入/輸出、用戶格式。
檢查
出錯(cuò)信息、不合適的檢查。
數(shù)據(jù)
結(jié)構(gòu)、內(nèi)容。
函數(shù)
邏輯、指針、循環(huán)、遞歸、計(jì)算、函數(shù)缺陷。
系統(tǒng)
配置、記時(shí)、內(nèi)存。
環(huán)境
設(shè)計(jì)、編譯、測(cè)試、其它系統(tǒng)支持問(wèn)題。
5．軟件錯(cuò)誤的危害
（1）軟件錯(cuò)誤可能造成的危害：近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)軟、硬件新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，人們對(duì)軟件的質(zhì)量提出了新的更高的要求。目前，計(jì)算機(jī)已廣泛地應(yīng)用于航天、航空、工業(yè)控制、交通、銀行、金融、醫(yī)療等領(lǐng)域。在這樣的應(yīng)用領(lǐng)域中，軟件質(zhì)量往往關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的安危。一旦軟件發(fā)生故障，就可能造成人的生命和財(cái)產(chǎn)的巨大損失和生態(tài)環(huán)境的破壞。例如：
· 國(guó)際上，計(jì)算機(jī)已普遍用于核電站的控制與安全保護(hù)，一旦軟件發(fā)生故障，將會(huì)造成人員傷亡和環(huán)境污染。
· 在倫敦希思羅國(guó)際機(jī)場(chǎng)，平均每三分鐘就有一架飛機(jī)起落，如果調(diào)度飛機(jī)場(chǎng)著陸次序的軟件發(fā)生故障，將會(huì)造成飛機(jī)相撞的災(zāi)難。
· 波音747等大型客機(jī)都使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，如果它發(fā)生故障，將會(huì)造成機(jī)毀人忘的事故。
· 在西方國(guó)家，鐵路信號(hào)系統(tǒng)已計(jì)算機(jī)化。英國(guó)已計(jì)劃在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)和扳道的全部自動(dòng)化。鐵路交通的安全性將進(jìn)一步依賴(lài)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
· 在巴黎地鐵系統(tǒng)中，由于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效的調(diào)度和安全控制，火車(chē)的行駛速度得以加快，火車(chē)之間的間隔得以縮短。
· 現(xiàn)代通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得人們相互之間的信息交換達(dá)到完全自動(dòng)化，如果主控計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，則它所控制的用戶對(duì)外的信息交流將被中斷，所造成的損失是難以估量的。
· 一旦銀行系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，將會(huì)造成混亂。這也是目前銀行系統(tǒng)尚需人工備份資料的重要原因。
以上類(lèi)似的例子很多，難以枚舉。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)和其它自然科學(xué)的發(fā)展，我們有理由相信，人們將會(huì)越來(lái)越依靠計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將是人類(lèi)生活的重要組成部分，到那時(shí)，計(jì)算機(jī)的錯(cuò)誤將不在僅僅是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，而將完全變成一個(gè)普遍的社會(huì)問(wèn)題。
（2）軟件錯(cuò)誤已經(jīng)造成的危害：軟件的錯(cuò)誤給人類(lèi)生活已經(jīng)造成的危害的事例是很多的，這里僅舉幾個(gè)例子。
· 歐洲航空航天局發(fā)射的啊里亞那火箭，由于軟件的錯(cuò)誤而使發(fā)射失敗，所攜帶的衛(wèi)星報(bào)廢，損失巨大。
· 中國(guó)的´´衛(wèi)星，也是由于軟件的錯(cuò)誤，在運(yùn)行不到一年后就失去作用。根據(jù)事后的分析表明，僅僅是由于一個(gè)非常簡(jiǎn)單的軟件錯(cuò)誤而使耗資巨大的衛(wèi)星報(bào)廢，多么可失！
· 由于控制放射性治療設(shè)備的軟件錯(cuò)誤，在加拿大已經(jīng)造成了多起癌癥病人因受到過(guò)量放射性輻射而死亡的事故。
· 在英國(guó)，由于放射性治療設(shè)備中計(jì)算輻射量的軟件錯(cuò)誤，發(fā)生了癌癥病人因放射性輻射太低而得不到適當(dāng)治療的事故。
· 在倫敦，救護(hù)車(chē)調(diào)度軟件剛剛投入使用幾小時(shí)就發(fā)生故障，造成急診病人延誤達(dá)十幾小時(shí)。
· 飛機(jī)自動(dòng)控制軟件的錯(cuò)誤造成了飛機(jī)在特技飛行表演時(shí)墜毀。
· 自動(dòng)行李處理系統(tǒng)的小小軟件錯(cuò)誤使丹佛國(guó)際機(jī)場(chǎng)飛機(jī)受阻，到達(dá)的行李空等九個(gè)月。
類(lèi)似的例子也很多。當(dāng)我們每天依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生錯(cuò)誤，給我們?cè)斐傻奈：κ强嗖豢把?，可能我們幾個(gè)月甚至幾年的勞動(dòng)會(huì)付諸東流。表1.4給出了部分計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)效源的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
表1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)效源的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
系統(tǒng)
數(shù)據(jù)發(fā)表年份
硬件(%)
軟件(%)
維護(hù)(%)
操作(%)
環(huán)境(%)
AT&T ESS
1978
20
15
—
65
—
Tandem
1985
18
26
25
17
14
Bellcore
1986
26
30
—
44
—
Tandem
1987
19
43
13
13
12
可見(jiàn)，軟件故障正逐漸成為導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)失效的主要因素。
1．6 軟件測(cè)試概論
1． 軟件測(cè)試的概念
由于軟件及軟件錯(cuò)誤的復(fù)雜性，長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)軟件測(cè)試的認(rèn)識(shí)一直是模糊的。許多科學(xué)家從不同的角度給出了軟件測(cè)試的不同定義，但總體來(lái)看，都是不全面的。Myers認(rèn)為：“程序測(cè)試是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過(guò)程”，該定義明確給出了軟件測(cè)試就是為了發(fā)現(xiàn)軟件中的錯(cuò)誤，這一概念目前被人們所公認(rèn)。但該定義認(rèn)為軟件測(cè)試僅僅是程序編碼的測(cè)試，這顯然是不全面的，在某種意義上說(shuō)是有害的，因?yàn)樵S多軟件錯(cuò)誤并不是編碼上的錯(cuò)誤，而人們往往會(huì)忽略這一點(diǎn)。
1983年IEEE給出的定義是：“使用人工或自動(dòng)手段來(lái)運(yùn)行或測(cè)定某個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程，其目的在于檢驗(yàn)它是否滿足規(guī)定的需求或是弄清楚預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差別”。應(yīng)該說(shuō)該定義是比較全面的。應(yīng)該說(shuō)，上述兩個(gè)定義都是以檢驗(yàn)軟件是否存在錯(cuò)誤為目的，也可以說(shuō)是一種正確性測(cè)試。但也有人不同意這種觀點(diǎn)，認(rèn)為軟件測(cè)試還應(yīng)包括可靠性測(cè)試、健壯性測(cè)試、性能測(cè)試、效率測(cè)試等。作者認(rèn)為，軟件的測(cè)試是和軟件的需求是密切相關(guān)的，對(duì)一般的民用軟件，正確性測(cè)試是能夠滿足要求的。而對(duì)某些關(guān)鍵性軟件，如導(dǎo)航控制軟件、核電站控制軟件等則必須進(jìn)行后幾種測(cè)試。但要指出的是，進(jìn)行后幾種測(cè)試，僅僅編寫(xiě)一個(gè)軟件測(cè)試程序是不夠的，往往研制必須的硬件環(huán)境，其代價(jià)往往是很大的。因此，本文我們所論述的測(cè)試一般都是指面向軟件正確性的測(cè)試。
2． 如何認(rèn)識(shí)軟件錯(cuò)誤
目前，影響軟件測(cè)試技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素就是人們對(duì)軟件測(cè)試在認(rèn)識(shí)上存在的誤區(qū)。誤區(qū)之一是設(shè)計(jì)者、程序員對(duì)自己所做的工作特別有信心，不愿意讓別人來(lái)挑自己的毛病。誤區(qū)之二是既然軟件測(cè)試不能證明軟件是正確的，何必又需要測(cè)試呢？誤區(qū)之三是由于軟件測(cè)試是一種輔助性的工作，既費(fèi)力又難以出成績(jī)。很多人不愿意做這個(gè)工作。因此，解決人們認(rèn)識(shí)上的問(wèn)題是非常有必要的。
（1）軟件能否徹底的測(cè)試：回答是不能。例如，一元二次方程ax2+bx+c=0求根的程序，該程序的3個(gè)輸入a、b、c是實(shí)數(shù)，假設(shè)計(jì)算機(jī)有32位（假設(shè)8位階碼），每個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)至少為1030，則總的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)要大于1090。要徹底測(cè)試一個(gè)軟件，就要每個(gè)數(shù)據(jù)都至少運(yùn)行一次，這是目前所有計(jì)算機(jī)都不可能做到的。上述還僅僅考慮了輸入的一部分，在使用中，用戶有意或無(wú)意的可能輸入其它數(shù)據(jù)，例如字符等?？紤]到這些因素，要徹底測(cè)試一個(gè)軟件是不可能的。
軟件不能被徹底的測(cè)試并不否定軟件測(cè)試的作用。正如一個(gè)再好的醫(yī)生也不可能檢查出病人的所有毛病一樣，據(jù)此就否定醫(yī)生的作用是錯(cuò)誤的。早在1972年，Dijkstra曾說(shuō)過(guò)一句名言：“軟件測(cè)試只能表明錯(cuò)誤的存在，而不能表明錯(cuò)誤不存在”。
（2）早期的錯(cuò)誤是否應(yīng)在早期排除：回答是肯定的。軟件的錯(cuò)誤存在于軟件生存期的各個(gè)階段，在每一階段發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤都應(yīng)在此階段將其排除掉，否則，越往后，排除講越困難。有人作過(guò)統(tǒng)計(jì)，在后一個(gè)階段排除前一個(gè)階段的錯(cuò)誤，其費(fèi)用將提高10倍。經(jīng)過(guò)近些年來(lái)軟件工程技術(shù)的實(shí)踐，人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題已不在有什么懷疑。但存在的問(wèn)題是：不是人們發(fā)現(xiàn)了早期的錯(cuò)誤不排除，而是沒(méi)人去發(fā)現(xiàn)早期的錯(cuò)誤，這種情形很普遍，是軟件設(shè)計(jì)的災(zāi)難，必須引起足夠的重視。
（3）能否用驗(yàn)證技術(shù)代替軟件測(cè)試：回答是不能。程序驗(yàn)證是采用形式化的方法來(lái)檢驗(yàn)軟件是否正確，從理論上看，該方法對(duì)檢驗(yàn)軟件的錯(cuò)誤是完備的。但實(shí)際上，程序驗(yàn)證技術(shù)有很大的局限性，實(shí)踐表明，該方法只能對(duì)一些小的例子是有效的，大中型軟件正確性驗(yàn)證無(wú)論從方法上還是從驗(yàn)證效率上，都是不實(shí)際的。此外，經(jīng)過(guò)程序驗(yàn)證的軟件，需求分析錯(cuò)誤、接口錯(cuò)誤等也檢驗(yàn)不出來(lái)。
3． 軟件測(cè)試的費(fèi)用
統(tǒng)計(jì)表明，軟件測(cè)試與維護(hù)的費(fèi)用要占到整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用的50%以上。圖1.5給出了估計(jì)修復(fù)軟件缺陷費(fèi)用的現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（資料來(lái)源：B.Bohem,Software Engineeering,IEEE Transactions on Computer,1976.12）。表明缺陷發(fā)現(xiàn)的越晚，費(fèi)用將如何驚人的增長(zhǎng)。
4．
軟件測(cè)試的意義
（1）減少軟件的缺陷數(shù)目或者降低軟件的缺陷密度：通過(guò)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)軟件中存在的缺陷，通過(guò)完全的修改這些缺陷，可以減少軟件中缺陷的總數(shù)目或者降低其缺陷密度。
（2）提高軟件的可靠性：軟件的缺陷數(shù)目是影響軟件可靠性的主要因素，通過(guò)測(cè)試減少軟件的缺陷數(shù)目可以達(dá)到提高軟件可靠性的目的。
（3）評(píng)估軟件的性能指標(biāo)：通過(guò)軟件測(cè)試，根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)目和發(fā)現(xiàn)缺陷的時(shí)間，可以評(píng)估軟件的可靠性等指標(biāo)。即使軟件測(cè)試沒(méi)有發(fā)現(xiàn)缺陷，也同樣可以達(dá)到這個(gè)目的。
（4）增加用戶對(duì)軟件的信心。軟件通過(guò)了何種測(cè)試對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是非常重要的，嚴(yán)格的軟件測(cè)試可以大大用戶對(duì)該軟件的信心。
1．7 軟件測(cè)試方法
軟件的錯(cuò)誤存在于軟件生存期的各個(gè)階段，不同階段的錯(cuò)誤性質(zhì)是不同的，不同的錯(cuò)誤對(duì)應(yīng)了不同的測(cè)試方法。本章所論述的靜態(tài)測(cè)試方法、動(dòng)態(tài)測(cè)試方法、黑盒測(cè)試方法和白盒測(cè)試方法就是根據(jù)上述問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的。有些方法是通用的，例如靜態(tài)測(cè)試技術(shù)，在軟件生存期各個(gè)階段的錯(cuò)誤檢測(cè)中都可以使用，而有些方法只是對(duì)某個(gè)階段才能使用，例如，動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)，只有當(dāng)程序出來(lái)以后才能進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。不同的測(cè)試方法對(duì)各個(gè)階段錯(cuò)誤檢測(cè)的效率也是不同的，有些時(shí)候，在同一階段，當(dāng)各種方法組合使用時(shí)，錯(cuò)誤檢測(cè)的效果會(huì)更好。此外，對(duì)程序測(cè)試而言，分步測(cè)試更有利于盡快的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，減少測(cè)試的開(kāi)銷(xiāo)。
1．靜態(tài)測(cè)試方法
（1）測(cè)試方法：在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，每產(chǎn)生一個(gè)文檔，都必須對(duì)它進(jìn)行測(cè)試，以確定它的質(zhì)量是否滿足要求。靜態(tài)測(cè)試的基本特征是在對(duì)軟件進(jìn)行分析、檢查和測(cè)試時(shí)不實(shí)際運(yùn)行被測(cè)試的程序。它可以對(duì)各種文檔進(jìn)行測(cè)試，是軟件開(kāi)發(fā)中十分有效的質(zhì)量控制方法之一。在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的早期階段，由于可運(yùn)行的代碼尚未產(chǎn)生，不可能進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，而這些階段的中間產(chǎn)品的質(zhì)量直接關(guān)系到軟件開(kāi)發(fā)的成敗與開(kāi)銷(xiāo)的大小，因此，在這些階段，靜態(tài)測(cè)試的作用尤為重要。目前，比較常用的靜態(tài)測(cè)試方法有：Yourdon的結(jié)構(gòu)化走通法和Fagan檢查法。
1） 結(jié)構(gòu)化走通法。結(jié)構(gòu)化走通是由一組人員對(duì)一個(gè)文檔從多種不同的角度進(jìn)行檢查，以盡可能多地發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤。它以該文檔的產(chǎn)生者為中心，由產(chǎn)生者向參加審閱的其他人員報(bào)告其文檔。所發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤或懷疑是錯(cuò)誤的問(wèn)題則由召集人記錄在案。審閱的中心問(wèn)題是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而不是糾正錯(cuò)誤。在結(jié)構(gòu)化走通的審閱過(guò)后，由文檔的產(chǎn)生者將記錄在案的錯(cuò)誤糾正。
Yourdon指出，結(jié)構(gòu)化走通的審閱過(guò)程應(yīng)該由如下人員組成：
· 報(bào)告者：該文檔的擁有者和文檔的產(chǎn)生者；
· 召集人：組織并主持審閱；
· 秘書(shū)：負(fù)責(zé)事先將文檔散發(fā)給有關(guān)人員，記錄審閱過(guò)程和結(jié)果，并將記錄遞交給報(bào)告者；
· 維護(hù)者：將負(fù)責(zé)維護(hù)該文檔的人員的代表；
· 標(biāo)準(zhǔn)檢查員：負(fù)責(zé)對(duì)照該文檔所適用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查的人員；
· 用戶代表：負(fù)責(zé)從其使用者的觀點(diǎn)檢查該文檔；
· 其他人員：任何對(duì)該文檔的檢查能夠有所貢獻(xiàn)的人員。
2）Fagan檢查。Fagan檢查是由IBM發(fā)展起來(lái)的，其總的原理和Yourdon的結(jié)構(gòu)化走通非常類(lèi)似。但是Fagan檢查是將審閱放在一個(gè)質(zhì)量計(jì)劃、度量和控制的更廣泛的環(huán)境下，使之具有雙重目的：一是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的錯(cuò)誤；二是通過(guò)對(duì)錯(cuò)誤的分析、統(tǒng)計(jì)，提供今后對(duì)所發(fā)現(xiàn)的同類(lèi)錯(cuò)誤進(jìn)行控制的數(shù)據(jù)。Fagan檢查強(qiáng)調(diào)的是對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行分類(lèi)和統(tǒng)計(jì)，從而發(fā)現(xiàn)共同的錯(cuò)誤類(lèi)型和將來(lái)避免這類(lèi)錯(cuò)誤的方法。簡(jiǎn)言之，F(xiàn)agan檢查強(qiáng)調(diào)對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程的反饋和從錯(cuò)誤中吸取教訓(xùn)。
（2）測(cè)試內(nèi)容。靜態(tài)測(cè)試測(cè)試的范圍和內(nèi)容很多。從范圍上講，凡是能形成文檔的設(shè)計(jì)都應(yīng)該進(jìn)行測(cè)試。這包括需求定義文檔的靜態(tài)測(cè)試、概要設(shè)計(jì)文檔的靜態(tài)測(cè)試、詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔的靜態(tài)測(cè)試、編碼文檔的靜態(tài)測(cè)試、測(cè)試文檔的靜態(tài)測(cè)試等。從內(nèi)容上看，針對(duì)不同的文檔，雖測(cè)試的內(nèi)容不盡相同，但都是按照軟件質(zhì)量的要求，即第一章給出的軟件質(zhì)量的11個(gè)要素進(jìn)行測(cè)試。下面以源代碼的靜態(tài)測(cè)試為例說(shuō)明靜態(tài)測(cè)試所包括的內(nèi)容。
1）完備性測(cè)試。檢查代碼是否完全、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)規(guī)約中所規(guī)定的內(nèi)容；代碼是否滿足設(shè)計(jì)要求；代碼是否創(chuàng)建了所需的數(shù)據(jù)庫(kù)或其它初始化數(shù)據(jù)；是否有未引用的或未定義的變量、常量或數(shù)據(jù)類(lèi)型。
2）一致性測(cè)試。檢查代碼在邏輯上與設(shè)計(jì)規(guī)約是否一致；是否自始自終使用了相同的格式、調(diào)用約定、結(jié)構(gòu)等。
3）正確性測(cè)試。代碼是否符合標(biāo)準(zhǔn)；變量的定義和使用是否都正確；注釋是否正確；子程序調(diào)用的參數(shù)個(gè)數(shù)是否正確等。
4）易修改性測(cè)試。檢查代碼是否避免了直接使用地址，而采用標(biāo)號(hào)或符號(hào)常量；代碼是否由單入口、單出口的子程序構(gòu)成；是否有交叉引用數(shù)據(jù)等。
5）可測(cè)試性測(cè)試。檢查程序中是否有遞歸；是否包含了無(wú)窮循環(huán)等。
6）健壯性測(cè)試。檢查代碼是否防止可以發(fā)現(xiàn)的運(yùn)行時(shí)刻的錯(cuò)誤，如：下標(biāo)變量越界、除數(shù)為0、棧溢出等。
7）結(jié)構(gòu)化測(cè)試。檢查程序的每一個(gè)功能是否都可以作為一塊代碼而識(shí)別出；循環(huán)是否只有一個(gè)入口等。
8）易追溯性測(cè)試。檢查是否有一個(gè)交叉引用表，通過(guò)它可以便捷地從代碼找到相應(yīng)的設(shè)計(jì)；是否有修改歷史記錄，它記錄對(duì)代碼的所有修改歷史和修改原因。
9）易理解性測(cè)試。檢查注釋是否簡(jiǎn)潔、充分；是否有不必要的復(fù)雜代碼等。
10）可驗(yàn)證性測(cè)試。檢查實(shí)現(xiàn)是否避免了使用測(cè)試難度大的技術(shù)和方法等。
（3）方法評(píng)述：靜態(tài)測(cè)試主要靠人來(lái)完成的。雖然近些年來(lái)，從需求分析開(kāi)始的軟件生存期的各個(gè)階段，開(kāi)發(fā)了不少的工具，但短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和測(cè)試的自動(dòng)化。因此，靜態(tài)測(cè)試錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)的多少完全依賴(lài)于測(cè)試的組織和測(cè)試者的水平，實(shí)踐也表明在這個(gè)方面有許多成功的范例，例如中國(guó)的某個(gè)有數(shù)萬(wàn)行航天類(lèi)控制軟件，通過(guò)靜態(tài)測(cè)試發(fā)現(xiàn)了其中的3000多個(gè)缺陷。但從目前靜態(tài)測(cè)試的效果來(lái)看尚存在如下的一些問(wèn)題。
1）認(rèn)識(shí)不足。特別是決策者的認(rèn)識(shí)不足。但這種情況正在改變。
2）測(cè)試的問(wèn)題太多，不知從何處下手。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是可以對(duì)靜態(tài)測(cè)試的范圍和內(nèi)容進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)的測(cè)試，效果可能會(huì)更好。
3）自動(dòng)化或半自動(dòng)化的測(cè)試工具是必須的。有了這個(gè)工具，可以大大提高測(cè)試者的興趣和發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的能力。但目前基本上是空白。
4）開(kāi)發(fā)的軟件缺少靜態(tài)測(cè)試所必須的文檔。這個(gè)在一些地方還十分突出，但這種情況正在好轉(zhuǎn)。
2． 動(dòng)態(tài)測(cè)試方法
靜態(tài)測(cè)試只能定性的分析軟件的質(zhì)量，而不能定量。從這種意義上講，靜態(tài)測(cè)試是有很大的局限性，但這并不否定靜態(tài)測(cè)試的重要性，因?yàn)?，就發(fā)現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤而言，動(dòng)態(tài)測(cè)試的花費(fèi)要大得多。
所謂動(dòng)態(tài)測(cè)試，就是通過(guò)運(yùn)行軟件來(lái)檢驗(yàn)軟件的動(dòng)態(tài)行為和運(yùn)行結(jié)果的正確性。因此，動(dòng)態(tài)測(cè)試只存在于軟件生存期的編碼階段之后。動(dòng)態(tài)測(cè)試包括兩個(gè)基本要素：一是被測(cè)程序，二是用于運(yùn)行軟件的數(shù)據(jù)，稱(chēng)為測(cè)試數(shù)據(jù)，程序一次運(yùn)行所需要的測(cè)試數(shù)據(jù)稱(chēng)為測(cè)試用例，所以測(cè)試數(shù)據(jù)是測(cè)試用例的集合。
動(dòng)態(tài)測(cè)試的流程如圖1.6所示。因此，一個(gè)成熟的動(dòng)態(tài)測(cè)試軟件必須回答下列問(wèn)題：
1） 如何選擇或產(chǎn)生測(cè)試用例？
2） 如何組織軟件的測(cè)試運(yùn)行？
3） 如何考察和記錄軟件動(dòng)態(tài)運(yùn)行的行為？
4） 如何判斷軟件動(dòng)態(tài)行為的正確性？
5） 測(cè)試過(guò)程如何結(jié)束？
6） 如何通過(guò)軟件測(cè)試的結(jié)果分析軟件的某些性質(zhì)，如軟件的可靠性等？
動(dòng)態(tài)測(cè)試近三十年來(lái)，由于有其比較強(qiáng)的錯(cuò)誤檢測(cè)能力，受到人們的普遍重視，產(chǎn)生了許多測(cè)試方法。這些方法可以從兩個(gè)角度對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。
（1）按照產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)以及判斷測(cè)試充分性的方法：可以分為如下四類(lèi)：
1）結(jié)構(gòu)性測(cè)試。結(jié)構(gòu)性測(cè)試旨在充分地覆蓋軟件的結(jié)構(gòu)，并以軟件中的某些元素是否都已得到測(cè)試為準(zhǔn)則來(lái)判斷軟件測(cè)試的充分性。本書(shū)將在第四章做詳細(xì)介紹。
2）排錯(cuò)性測(cè)試。排錯(cuò)性測(cè)試旨在排除軟件中包含某類(lèi)錯(cuò)誤的可能性，并根據(jù)一個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)集排除軟件錯(cuò)誤可能性的能力來(lái)度量其測(cè)試的充分性。
3）分域測(cè)試。分域測(cè)試方法通過(guò)對(duì)軟件的實(shí)現(xiàn)或/和軟件需求進(jìn)行分析，將軟件的輸入空間劃分成一系列子空間，然后在每一個(gè)子空間內(nèi)選擇一個(gè)或多個(gè)測(cè)試用例。
4）功能測(cè)試。功能測(cè)試是根據(jù)軟件所需的功能或/和所實(shí)現(xiàn)的功能選擇測(cè)試數(shù)據(jù)，分析測(cè)試的充分性。
（2）按照產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)所根據(jù)的信息來(lái)源：可以分為下列四類(lèi)：
1）以程序?yàn)榛A(chǔ)的測(cè)試。它通過(guò)對(duì)程序的分析來(lái)產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)，它還以程序被執(zhí)行的程度來(lái)判斷測(cè)試是否充分。
2）以需求和功能的規(guī)約為基礎(chǔ)的測(cè)試。它通過(guò)分析軟件的需求和功能規(guī)約來(lái)產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)，并根據(jù)軟件需求和功能規(guī)約中所規(guī)定的功能和性能是否都得到了充分的檢驗(yàn)來(lái)判斷測(cè)試是否充分。
3）程序和需求相結(jié)合的測(cè)試。它綜合考慮軟件的需求和實(shí)現(xiàn)來(lái)產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)，判斷測(cè)試的充分性，這是目前最常用的方法，可以擬補(bǔ)（1）和（2）單個(gè)方法的不足。
4）以界面為基礎(chǔ)的測(cè)試。以界面為基礎(chǔ)的測(cè)試僅僅依靠軟件與其運(yùn)行環(huán)境之間的界面來(lái)產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)，并以界面和界面內(nèi)所包含的功能是否都得到測(cè)試來(lái)判斷測(cè)試的充分性。這是面向?qū)ο蠹夹g(shù)常用的測(cè)試方法。
3．黑盒測(cè)試方法
黑盒測(cè)試又稱(chēng)功能測(cè)試、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試和基于規(guī)格說(shuō)明的測(cè)試。用這種方法進(jìn)行程序測(cè)試時(shí)，被測(cè)程序被當(dāng)作一個(gè)打不開(kāi)的黑盒，測(cè)試者是在完全不知道程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行的，而只需知道程序的輸入和輸出之間的關(guān)系亦可。因此，黑盒測(cè)試是基于用戶的測(cè)試。測(cè)試者正是依靠這個(gè)關(guān)系來(lái)產(chǎn)生測(cè)試用例，并判斷運(yùn)行結(jié)果的正確性。進(jìn)行黑盒測(cè)試必須要弄清楚下列幾個(gè)問(wèn)題：
（1）軟件的功能到底有多少？這是進(jìn)行黑盒測(cè)試所必須的，否則，測(cè)試是不可能充分的。
（2）測(cè)試的層次是什么？也就是說(shuō)，測(cè)試要在哪個(gè)層次上進(jìn)行。因?yàn)?，在軟件的總體功能之下可能有若干個(gè)層次的功能，在需求分析層描述的功能一般比較粗，在這個(gè)層次上進(jìn)行測(cè)試可能會(huì)漏掉一些細(xì)節(jié)。而在代碼層則一般比較細(xì)，但在這個(gè)層次上進(jìn)行測(cè)試可能會(huì)忽視各個(gè)功能之間存在的相互作用和相互依賴(lài)的關(guān)系。因此測(cè)試人員需要考慮并兼顧各個(gè)層次的功能。也正是由于這個(gè)原因，使得黑盒測(cè)試的影響大大降低。
黑盒測(cè)試是必要的，有時(shí)也是必須的。所謂是必須的，是作為測(cè)試者而言，并不總能得到程序的源代碼，而往往只有程序的說(shuō)明書(shū)和執(zhí)行代碼，在此情況下，唯一的測(cè)試方法就必須采用黑盒測(cè)試技術(shù)。所謂必要的，是相對(duì)白盒測(cè)試而言的，主要表現(xiàn)如下幾個(gè)方面：
（1）白盒測(cè)試并不是最后的測(cè)試手段，因?yàn)榘缀袦y(cè)試驗(yàn)證不了諸如軟件可靠性等參數(shù)，而這恰恰是黑盒測(cè)試所要做的工作。
（2）黑盒測(cè)試不能對(duì)程序的特定部位進(jìn)行測(cè)試，因而無(wú)法對(duì)程序進(jìn)行排錯(cuò)。而這恰恰是白盒測(cè)試可以做到的。
對(duì)一般的測(cè)試軟件系統(tǒng)，采用黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試相結(jié)合的測(cè)試方法，往往會(huì)取得更好的測(cè)試效果。
4．白盒測(cè)試方法
白盒測(cè)試又稱(chēng)結(jié)構(gòu)測(cè)試、邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試或基于程序的測(cè)試。用這種方法進(jìn)行程序測(cè)試時(shí)，測(cè)試者可以看到被測(cè)程序，并利用其分析程序的內(nèi)部構(gòu)造。因此，白盒測(cè)試是基于程序的測(cè)試。白盒測(cè)試是根據(jù)被測(cè)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)試用例的一類(lèi)測(cè)試。它要求對(duì)被測(cè)程序的結(jié)構(gòu)特性做到一定程度的覆蓋，因此，白盒測(cè)試也稱(chēng)為基于覆蓋的測(cè)試技術(shù)。到目前為止，已經(jīng)提出了幾十種覆蓋技術(shù)，我們將在第四章做詳細(xì)論述。但必須說(shuō)明無(wú)論那種白盒測(cè)試的覆蓋技術(shù)，即使達(dá)到100%的覆蓋率，也不能保障把所有的錯(cuò)誤都檢測(cè)出來(lái)。對(duì)于某些在規(guī)格說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的，但在實(shí)現(xiàn)中被漏掉的功能，無(wú)論那一種測(cè)試也檢測(cè)不出來(lái)的。因此，提高結(jié)構(gòu)測(cè)試的覆蓋率只能增強(qiáng)人們對(duì)被測(cè)軟件的信心。
動(dòng)態(tài)測(cè)試和靜態(tài)測(cè)試是一種分類(lèi)方法，黑盒測(cè)試與白盒測(cè)試又是另外的一種分類(lèi)方法。二者是有許多交叉的。動(dòng)態(tài)測(cè)試含有黑盒測(cè)試與白盒測(cè)試，靜態(tài)測(cè)試一般只含有白盒測(cè)試。黑盒測(cè)試一般都是動(dòng)態(tài)測(cè)試，而白盒測(cè)試一般都包含動(dòng)態(tài)測(cè)試和靜態(tài)測(cè)試。
5．其它測(cè)試方法
（1）可靠性測(cè)試與排錯(cuò)性測(cè)試：可靠性測(cè)試是以驗(yàn)證或評(píng)估軟件的可靠性為目的，并不關(guān)心測(cè)試過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。正如前邊所述，軟件錯(cuò)誤是不可能完全避免的，軟件存在的錯(cuò)誤并不影響軟件的交付，用戶所關(guān)心的是軟件的可靠性究竟是多少。排錯(cuò)性測(cè)試則恰恰相反，該測(cè)試是以排除軟件錯(cuò)誤為目的的，一旦測(cè)試發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，就立刻予以排除。一般而言，排錯(cuò)性測(cè)試用于軟件測(cè)試的早期階段，并以白盒測(cè)試為主要測(cè)試手段。而可靠性測(cè)試用于軟件測(cè)試的末尾階段，一般以黑盒測(cè)試為主要測(cè)試手段。
（3）人工測(cè)試與自動(dòng)測(cè)試：顧名思義，人工測(cè)試是采用人工的手段對(duì)軟件實(shí)施的測(cè)試，它是相對(duì)自動(dòng)測(cè)試而言的。和靜態(tài)測(cè)試不同，人工測(cè)試貫穿于軟件生存期的各個(gè)階段，并通過(guò)人工運(yùn)行和審查會(huì)的形式對(duì)軟件實(shí)施的測(cè)試。人工測(cè)試中，主要是測(cè)試人員根據(jù)一些成熟的軟件設(shè)計(jì)規(guī)則對(duì)軟件的正確性等進(jìn)行審查，檢驗(yàn)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)是否能滿足需要。實(shí)踐表明，人工測(cè)試是非常有效但往往被忽略。統(tǒng)計(jì)表明，人工測(cè)試能發(fā)現(xiàn)30%~70%的錯(cuò)誤，IBM公司的代碼審查會(huì)的查錯(cuò)率更高，竟能查出全部錯(cuò)誤的80%。軟件測(cè)試還有其它更多的測(cè)試方法，在后面的幾章中將有詳細(xì)的敘述。
1．8 軟件測(cè)試步驟
圖1.7給出了軟件的生存期和軟件測(cè)試之間的關(guān)系。也可以用圖1.8來(lái)描述，即軟件測(cè)試的V模型。軟件測(cè)試是要分步進(jìn)行的，為什么呢？打一個(gè)比方，對(duì)一個(gè)1000行的程序搜索一個(gè)錯(cuò)誤和10個(gè)100行的程序搜索一個(gè)錯(cuò)誤其代價(jià)是不一樣的。從軟件測(cè)試的角度來(lái)看，分步測(cè)試的原因有三個(gè)：一是和上述例子類(lèi)似，即把大問(wèn)題劃成小問(wèn)題，這更有利于問(wèn)題的求解。二是軟件則不同的層次上，其錯(cuò)誤的類(lèi)型是不一樣的，其測(cè)試的側(cè)重點(diǎn)和測(cè)試方法是不同的。其三是在級(jí)別高的層次上檢測(cè)低級(jí)層次上的錯(cuò)誤其花費(fèi)要大幅度的增長(zhǎng)，圖有人做過(guò)統(tǒng)計(jì)，在下面的給出的四個(gè)測(cè)試層次上，即單元測(cè)試、集成測(cè)試、確認(rèn)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試，層次每增加一
級(jí)，測(cè)試一個(gè)錯(cuò)誤的代價(jià)就要提高10倍以上，圖1.5也充分的說(shuō)明了這一點(diǎn)?？梢杂脠D1.9來(lái)表示各個(gè)測(cè)試步驟之間的關(guān)系。
（1）單元測(cè)試：?jiǎn)卧獪y(cè)試是對(duì)軟件中的基本組成單位進(jìn)行測(cè)試，如一個(gè)模塊、一個(gè)過(guò)程、一個(gè)函數(shù)或一個(gè)類(lèi)，等等。單元測(cè)試是軟件測(cè)試最基本的組成部分，也是最重要的部分之一。其目的是檢驗(yàn)軟件基本組成單位的正確性。一個(gè)軟件單元的正確性是相對(duì)該單元的規(guī)約而言的，因此，單元測(cè)試是以被測(cè)單位的規(guī)約為基準(zhǔn)。單元測(cè)試要注意如下的問(wèn)題：
1）單元的大小要適宜。一般是以程序中給出的模塊為準(zhǔn)，但有時(shí)一個(gè)模塊可能太大，有時(shí)也可能太少，這二者都會(huì)對(duì)單元測(cè)試的效果產(chǎn)生不利的影響。一般來(lái)講，一個(gè)單元模塊在幾十行到幾百行源代碼為宜。
2）單元測(cè)試一般要給出驅(qū)動(dòng)模塊和樁模塊。一般來(lái)講，一個(gè)單元是不能獨(dú)立運(yùn)行的，因此，要設(shè)計(jì)一些模塊，使之能驅(qū)動(dòng)被測(cè)模塊的執(zhí)行，這種模塊稱(chēng)之為驅(qū)動(dòng)模塊。另外，一個(gè)被測(cè)模塊還可能調(diào)用其它的模塊，而在測(cè)試一個(gè)單元時(shí)，一般是不考慮其它模塊的測(cè)試的，因此設(shè)計(jì)一類(lèi)模塊稱(chēng)之為樁模塊，用于模擬運(yùn)行被測(cè)模塊時(shí)調(diào)用的其它模塊。
（2）集成測(cè)試：集成測(cè)試是在軟件系統(tǒng)集成過(guò)程中所進(jìn)行的測(cè)試，其主要目的是檢查軟件單位之間接口的正確性。它根據(jù)集成測(cè)試計(jì)劃，一邊將模塊或其它軟件單位組合成越來(lái)越大的系統(tǒng)，一邊運(yùn)行該系統(tǒng)，以分析所組成的系統(tǒng)是否正確，各組成部分是否合拍。集成測(cè)試的策略主要有自頂向下和自底向上兩種。
1）自頂向下的集成測(cè)試策略從軟件的主控模塊入手，將其直接調(diào)用的模塊首先與其集成。并將該子系統(tǒng)所調(diào)用的過(guò)程和所使用的數(shù)據(jù)用一些簡(jiǎn)單的代碼——即樁模塊代替，在樁模塊的幫助下，可以運(yùn)行并測(cè)試這一子系統(tǒng)，直至測(cè)試結(jié)果滿足要求為止。然后，將這一子系統(tǒng)所調(diào)用的模塊與該子系統(tǒng)集成，并重復(fù)上述過(guò)程，直到測(cè)試完畢。
2）自底向上的集成測(cè)試策略則相反，從軟件中不調(diào)用任何其它單元的模塊入手，把直接調(diào)用該模塊的程序與其集成在一起，在驅(qū)動(dòng)模塊的幫助下，完成該子系統(tǒng)的測(cè)試。然后，再把調(diào)用該子系統(tǒng)的模塊和該子系統(tǒng)集成，并重復(fù)上述過(guò)程，直到測(cè)試完畢。
這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)踐中，可將兩種方法相結(jié)合。
（3）系統(tǒng)測(cè)試：系統(tǒng)測(cè)試是對(duì)已經(jīng)集成好的軟件系統(tǒng)進(jìn)行徹底的測(cè)試，以檢驗(yàn)軟件系統(tǒng)的正確性和性能（如運(yùn)算的精度、系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間）等是否滿足其規(guī)約所指定的要求。系統(tǒng)測(cè)試在許多情況下是比較復(fù)雜的，僅僅編制一個(gè)測(cè)試程序是不夠的，往往伴隨著要建立一個(gè)軟硬結(jié)合的測(cè)試系統(tǒng)。
（4）驗(yàn)收測(cè)試：驗(yàn)收測(cè)試旨在向軟件的購(gòu)買(mǎi)者展示該軟件系統(tǒng)滿足其用戶的要求。它的測(cè)試數(shù)據(jù)通常是系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)的子集。所不同的是，驗(yàn)收測(cè)試常常需要用戶的代表在場(chǎng)，甚至在軟件安裝的現(xiàn)場(chǎng)。這是投入使用前的最后測(cè)試。
（5）回歸測(cè)試：回歸測(cè)試是在軟件維護(hù)階段，對(duì)軟件修改之后進(jìn)行的測(cè)試。其目的是檢驗(yàn)對(duì)軟件進(jìn)行的修改是否正確。這里，修改的正確性有兩重含義：一是指所作的修改達(dá)到了預(yù)期的目的，如錯(cuò)誤得到改正，能夠適應(yīng)新的運(yùn)行環(huán)境。二是指不影響軟件的其它功能的正確性。
回歸測(cè)試通常包括重新運(yùn)行系統(tǒng)測(cè)試中的部分測(cè)試數(shù)據(jù)。因此，需要搞清楚哪些測(cè)試數(shù)據(jù)是與被修改的代碼有關(guān)。在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，保留測(cè)試數(shù)據(jù)與程序代碼之間的關(guān)系對(duì)回歸測(cè)試具有很大的幫助?；貧w測(cè)試還往往需要使用針對(duì)所修改的代碼的測(cè)試數(shù)據(jù)。這樣的測(cè)試數(shù)據(jù)可以根據(jù)單元測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試的方法產(chǎn)生。
1．9 軟件測(cè)試與軟件可靠性
從理論上看，軟件的可靠性只和存在于軟件中的故障有關(guān)。假設(shè)軟件S中有n個(gè)故障f1,f2,…,fn，直觀上，軟件S的可靠性R可以表示為RS= RS（f1,f2,…,fn）。假設(shè)D是S的定義域，f(D)是D中每個(gè)點(diǎn)取值的概率，{D，f(D)}是S的運(yùn)行剖面，在{D，f(D)}下，假設(shè)每個(gè)故障被檢測(cè)的概率為qi=P(fi)，這里，所謂的檢測(cè)概率是指一次性檢測(cè)該故障的概率，或者說(shuō)，一次運(yùn)行產(chǎn)生錯(cuò)誤的概率。若S中存在n個(gè)故障，則：
定理1：若n個(gè)故障f1，f2，…，fn是相互獨(dú)立的，則：
實(shí)際上l即是在存在n個(gè)故障的前提下，軟件S的風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)。
根據(jù)軟件可靠性理論，軟件S初始的故障數(shù)目可以假設(shè)為一個(gè)常數(shù)n。隨著測(cè)試的進(jìn)行，存在于軟件S的故障不斷的被排除（假設(shè)是完全排除，即不引入新的故障），存在于軟件中的故障會(huì)越來(lái)越少。由于每排除一個(gè)故障后，剩余的存在于S中故障集合是排除前存在于S中故障集合的子集，因此不難證明：
定理2：設(shè)F1和F2是軟件S兩個(gè)故障集合，若F1ÍF2，則l(F1)£ l(F2)；若F1ÌF2，則l(F1)< l(F2)。
可以看出，隨著測(cè)試的進(jìn)行，故障被檢測(cè)并被排除，軟件的風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)越來(lái)越少，其可靠性會(huì)越來(lái)越高。因此，軟件測(cè)試是發(fā)現(xiàn)軟件故障，提高軟件可靠性的重要手段。
【例1.1】 假設(shè)軟件中有5個(gè)錯(cuò)誤，每個(gè)錯(cuò)誤被檢測(cè)的概率分別為：q1=10-6，q2=10-7，q3=10-8，q4=10-9，q5=10-10，時(shí)間單位是秒。假設(shè)錯(cuò)誤的檢測(cè)與排除是按照從檢測(cè)概率大的到檢測(cè)概率小的依次進(jìn)行，因此，其對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)和平均無(wú)故障時(shí)間分別為：
（1） 初始狀態(tài)：l1=1.11´10-6，MTBF=31.25(天)（每天按8小時(shí)計(jì)算）
（2） 排除第一個(gè)故障后：l2=1.11´10-7，MTBF=312.5(天)
（3） 排除第二個(gè)故障后：l3=1.11´10-8，MTBF=3128.1(天)
（4） 排除第三個(gè)故障后：l4=1.11´10-9，MTBF=31565.7(天)
（5） 排除第四個(gè)故障后：l5=10-10，MTBF=347222.2(天)
1．10 影響軟件測(cè)試效率的因素
同其它任何一個(gè)產(chǎn)品相比，軟件的測(cè)試是更為復(fù)雜的，這主要是因?yàn)榈侥壳盀橹?，人們?duì)軟件的錯(cuò)誤發(fā)生的規(guī)律認(rèn)識(shí)的還不是很清楚，軟件測(cè)試也缺少有效的工具。影響軟件測(cè)試的效率的因素是很多的，除了測(cè)試方法之外，主要因素還有人為因素、軟件類(lèi)型、錯(cuò)誤類(lèi)型、測(cè)試充分度等。下面對(duì)這些因素進(jìn)行一些分析。
1.人為因素
在軟件測(cè)試缺少自動(dòng)化程度高的測(cè)試工具的前提下，軟件測(cè)試的許多工作是由人來(lái)完成的。因此，人的因素是影響測(cè)試效率的重要方面。Basili和Selby的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)清楚地揭示出了人為因素的作用。表1.3揭示了不同水平層次的測(cè)試人員在發(fā)現(xiàn)軟件錯(cuò)誤的數(shù)量和測(cè)試效率的差異。這里，階段1、2和3分別對(duì)應(yīng)單元測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。
表1.3 人為因素對(duì)測(cè)試效率的影響
測(cè)試者水平層次
階段
初級(jí)
中級(jí)
高級(jí)
平均值
標(biāo)準(zhǔn)差
平均值
標(biāo)準(zhǔn)差
平均值
標(biāo)準(zhǔn)差
發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的個(gè)數(shù)
1
3.88
1.89
4.07
1.69
2
3.04
2.07
3.83
1.64
3
3.90
1.83
4.18
1.99
5.00
1.53
發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的效率
1
1.36
0.97
2.22
1.66
2
1.00
0.85
0.96
0.74
3
2.14
2.48
2.53
2.48
2.36
1.61
2.軟件類(lèi)型
軟件類(lèi)型也是影響測(cè)試效率的一個(gè)重要因素，表1.4是Basili和Selby的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。P1~P4代表了4個(gè)不同的程序。
表1.4 軟件類(lèi)型對(duì)測(cè)試效率的影響
程 序
階段
P1
P2
P3
P4
平均值
標(biāo)準(zhǔn)差
平均值
標(biāo)準(zhǔn)差
平均值
標(biāo)準(zhǔn)差
平均值
標(biāo)準(zhǔn)差
發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的個(gè)數(shù)
1
4.07
1.62
3.48
1.45
4.28
2.25
2
3.23
2.20
3.31
1.97
3.31
1.84
3
4.19
1.73
5.22
1.75
3.41
1.66
發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的效率
1
1.60
1.39
1.19
0.83
2.09
1.42
2
0.98
0.67
0.71
0.71
1.05
1.04
3
2.15
1.10
3.70
3.26
1.14
0.79
3.錯(cuò)誤類(lèi)型
各種不同的測(cè)試方法檢測(cè)不同錯(cuò)誤類(lèi)型的能力也是不同的。錯(cuò)誤的分類(lèi)方法目前有許多種，前邊已經(jīng)給出了比較詳細(xì)的分類(lèi)方法，為分析方便，下列分類(lèi)是其中的一種簡(jiǎn)單的分類(lèi)方法。
（1）初始化錯(cuò)誤：初始化代碼中的錯(cuò)誤；
（2）控制錯(cuò)誤：控制轉(zhuǎn)移的條件或轉(zhuǎn)移地址錯(cuò)誤；
（3）數(shù)據(jù)錯(cuò)誤：包括程序中的常數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等；
（4）計(jì)算錯(cuò)誤：計(jì)算代碼錯(cuò)誤
（5）集成錯(cuò)誤：各模塊之間、軟件與環(huán)境之間的錯(cuò)誤
（6）容貌錯(cuò)誤：人機(jī)界面、打印格式等錯(cuò)誤。
圖1.10中是根據(jù)是Basili和Selby的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理的。
4.測(cè)試充分度
測(cè)試充分度是反映了在給定的測(cè)試方法下軟件被測(cè)試的程度。設(shè)M是給定的測(cè)試方法，在M下，軟件S應(yīng)被測(cè)試的元素的集合是T，而實(shí)際上被測(cè)試元素的集合為U，則U/T即是測(cè)試充分度。Frankl和Weiss發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)測(cè)試的充分度接近100%時(shí)，才能使測(cè)試發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的能力得到發(fā)揮。如圖1.11所示。
1．11 軟件測(cè)試工具
軟件測(cè)試工具是提高軟件測(cè)試效率的重要手段，是軟件理論和技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。也是軟件測(cè)試技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)的重要標(biāo)志。軟件測(cè)試工具是伴隨軟件測(cè)試技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。目前，應(yīng)用比較廣泛的軟件測(cè)試工具有下列幾種類(lèi)型：
（1）測(cè)試設(shè)計(jì)工具：測(cè)試設(shè)計(jì)工具有助于準(zhǔn)備測(cè)試輸入或測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試設(shè)計(jì)工具包括邏輯設(shè)計(jì)工具和物理設(shè)計(jì)工具。邏輯設(shè)計(jì)工具涉及到說(shuō)明、接口或代碼邏輯，有時(shí)也叫做測(cè)試用例生成器。物理設(shè)計(jì)工具操作已有的數(shù)據(jù)或產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)。如可以隨機(jī)從數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取記錄的工具就是物理設(shè)計(jì)工具。從說(shuō)明中獲取測(cè)試數(shù)據(jù)的工具就是邏輯設(shè)計(jì)工具。
（2）測(cè)試管理工具：測(cè)試管理工具是指幫助完成測(cè)試計(jì)劃，跟蹤測(cè)試運(yùn)行結(jié)果等的工具。這類(lèi)工具還包括有助于需求、設(shè)計(jì)、編碼測(cè)試及缺陷跟蹤的工具。其代表工具有MI公司的Test Director， Rational公司的Test Manager， Compureware公司的TrackRecord等。
（3）靜態(tài)分析工具：靜態(tài)分析工具直接對(duì)代碼進(jìn)行分析，不需要運(yùn)行代碼，也不需要對(duì)代碼編譯鏈接，生成可執(zhí)行文件。靜態(tài)分析工具一般是對(duì)代碼進(jìn)行語(yǔ)法掃描，找出不符合編碼規(guī)范的地方，根據(jù)某種質(zhì)量模型評(píng)價(jià)代碼的質(zhì)量，生成系統(tǒng)的調(diào)用關(guān)系圖等。靜態(tài)分析工具的代表有Telelogic公司的Logiscope軟件，PR公司的PRQA軟件，Reasoning公司的Illuma軟件。
（4）動(dòng)態(tài)分析工具：動(dòng)態(tài)分析工具與靜態(tài)分析工具不同，動(dòng)態(tài)測(cè)試工具的一般采用“插樁”的方式，向代碼生成的可執(zhí)行文件中插入一些監(jiān)測(cè)代碼，用來(lái)統(tǒng)計(jì)程序運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)。其與靜態(tài)分析工具最大的不同就是動(dòng)態(tài)分析工具要求被測(cè)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行。其代表有Compuware公司的DevPartner軟件、Rational公司的Purify系列產(chǎn)品。
（5）覆蓋測(cè)試工具：覆蓋工具評(píng)估通過(guò)一系列的測(cè)試，測(cè)試軟件被測(cè)試執(zhí)行的程度。覆蓋工具大量的用于單元測(cè)試中。例如，對(duì)于安全性要求高或與安全有關(guān)的系統(tǒng)，則要求的覆蓋程度也較高。覆蓋工具還可以度量設(shè)計(jì)層次結(jié)構(gòu)，如調(diào)用樹(shù)結(jié)構(gòu)的覆蓋率。如Telelogic公司的TestChecker測(cè)試軟件。
（6）負(fù)載和性能測(cè)試工具：性能測(cè)試工具檢測(cè)每個(gè)事件所需要的時(shí)間。例如，性能測(cè)試工具可以測(cè)定典型或負(fù)載條件下的響應(yīng)時(shí)間。負(fù)載測(cè)試可以產(chǎn)生系統(tǒng)流量。例如產(chǎn)生許多代表典型情況或最大情況下的事物。這種類(lèi)型的測(cè)試工具用于容量和壓力測(cè)試。專(zhuān)用于性能測(cè)試的工具有Radview公司的WebLoad、，icrosoft公司的WebStress，MI公司的LoadRunner等工具。
（7）GUI測(cè)試驅(qū)動(dòng)和捕獲/回放工具：這類(lèi)測(cè)試工具可使測(cè)試自動(dòng)執(zhí)行，然后將測(cè)試輸出結(jié)果與期望輸出進(jìn)行比較。此類(lèi)測(cè)試工具可在任何層次中執(zhí)行測(cè)試：?jiǎn)卧獪y(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試或驗(yàn)收測(cè)試。捕獲回放工具是目前使用的測(cè)試工具中最流行的一種。其代表有Rational公司的TeamTest、Robot，Compuware公司的QACenter，MI公司的WinRunner等。
（8）基于故障的測(cè)試工具：首先給出軟件的故障模型，在此故障模型下，給出基于該故障模型的軟件測(cè)試工具。這是目前一種有很好發(fā)展前景的軟件測(cè)試工具。隨著人們對(duì)軟件故障認(rèn)識(shí)的不斷深入，軟件的故障模型也會(huì)越來(lái)越完備，并更加符合實(shí)際?；诠收系能浖y(cè)試工具有三個(gè)需要研究的問(wèn)題：一是故障模型的準(zhǔn)確程度，二是測(cè)試的準(zhǔn)確程度，三是測(cè)試的自動(dòng)化程度。目前比較典型的是Rational公司的C++測(cè)試產(chǎn)品C—Inspector。
1．12 軟件測(cè)試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
軟件測(cè)試技術(shù)是和程序聯(lián)系在一起的，自從有了程序，也就有了軟件測(cè)試。只不過(guò)是早期人們沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題罷了。
早在二十世紀(jì)五十年代，英國(guó)著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家圖靈就曾給出了程序測(cè)試的原始定義：測(cè)試是正確性確認(rèn)的實(shí)驗(yàn)方法的一種極端形式。但在這個(gè)時(shí)期，程序一般是比較簡(jiǎn)單的，控制類(lèi)程序和計(jì)算類(lèi)程序是主要的，程序的規(guī)模一般在幾百~幾千行源代碼。程序設(shè)計(jì)者、編程人員和程序測(cè)試者一般都是一個(gè)人，測(cè)試者可以簡(jiǎn)單的根據(jù)程序的功能對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試，并簡(jiǎn)單的根據(jù)結(jié)果的正確性來(lái)決定程序是否有錯(cuò)誤。由于程序規(guī)模小，一般程序的正確性也不存在大的什么問(wèn)題。
五十年代以后，隨著高級(jí)語(yǔ)言的誕生和廣泛應(yīng)用，軟件的規(guī)模急劇增大，就計(jì)算機(jī)科學(xué)本身來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)軟件、編譯軟件等一般都在數(shù)萬(wàn)行源代碼，而且由于這種軟件一般都是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的核心，其正確性和可靠性的要求都比較高，傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的思想和軟件不可靠性的矛盾日趨突出。于七十年代誕生的軟件工程技術(shù)是軟件發(fā)展的里程碑，它在某種程度上緩解了這個(gè)矛盾，但沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。
七十年代中期以后，是軟件測(cè)試技術(shù)發(fā)展的最活躍的時(shí)期。Brooks總結(jié)了開(kāi)發(fā)IBM OS/360操作系統(tǒng)中的經(jīng)驗(yàn)，在著名的《神秘的人—月》一書(shū)中闡明了軟件測(cè)試在研制大系統(tǒng)中的重要意義。1975年，美國(guó)黃榮昌教授在論文中討論了測(cè)試準(zhǔn)則、測(cè)試過(guò)程、路徑謂詞、測(cè)試數(shù)據(jù)及其生成問(wèn)題，首次全面系統(tǒng)地論述了軟件測(cè)試的有關(guān)問(wèn)題。Hetzel在1975年整理出版了《Program Test Methods》一書(shū)，書(shū)中縱覽了測(cè)試方法及各種自動(dòng)測(cè)試工具，這是專(zhuān)題論述軟件測(cè)試的第一本著作。Goodenough和Gerhart首次提出了軟件測(cè)試的理論，從而把軟件測(cè)試這一實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科提高到理論的高度，被認(rèn)為是測(cè)試技術(shù)發(fā)展過(guò)程中具有開(kāi)創(chuàng)性的工作。此后不久，著名測(cè)試專(zhuān)家Howden指出了上述理論的缺陷，并進(jìn)行了新的開(kāi)創(chuàng)性工作。以后，Weyuker，Ostrand，Geller和Gerhart等進(jìn)一步總結(jié)原有的測(cè)試?yán)碚摬⑦M(jìn)一步加以完善，使軟件測(cè)試成為有理論指導(dǎo)的實(shí)踐性學(xué)科。
在軟件測(cè)試?yán)碚撗杆侔l(fā)展的同時(shí)，各種軟件測(cè)試方法也應(yīng)運(yùn)而生。黃榮昌提出了程序插裝測(cè)試技術(shù)；Howden在路徑分析的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)功能測(cè)試和代數(shù)測(cè)試的概念；Howden、Clarke和Darringer等人提出了符號(hào)測(cè)試方法，并建立了DISSET符號(hào)測(cè)試系統(tǒng)；Demillo提出了程序變異測(cè)試方法；Osterweil和Fosdick提出了數(shù)據(jù)流測(cè)試方法；White和Cohen提出了域測(cè)試方法；Richardson和Clarke提出了劃分測(cè)試方法?？傊呤甏涟耸甏?，是軟件測(cè)試技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)期，數(shù)十種軟件測(cè)試方法被提出，軟件測(cè)試技術(shù)已迅速發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科。
但總體來(lái)看，七十年代至八十年代，軟件測(cè)試技術(shù)的研究主要是在理論上。實(shí)用的軟件測(cè)試系統(tǒng)并不多見(jiàn)，少數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)由于測(cè)試效率不高，也難以進(jìn)入市場(chǎng)。
進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日趨普及，軟件的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，一些關(guān)系到國(guó)際民生的行業(yè)、關(guān)系到國(guó)家安全的重要部門(mén)已變得越來(lái)越依賴(lài)軟件。軟件的規(guī)模在大幅度的擴(kuò)大，軟件的復(fù)雜性在大幅度的提高，由于軟件測(cè)試技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于軟件技術(shù)的發(fā)展，軟件不可靠性的矛盾變得更加突出。因此，進(jìn)入九十年代，軟件的質(zhì)量與可靠性已引起了政府和社會(huì)的廣泛重視，各種實(shí)用的軟件測(cè)試系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，軟件測(cè)試產(chǎn)品也逐步的進(jìn)入市場(chǎng)，專(zhuān)門(mén)從事軟件測(cè)試的公司也相繼出現(xiàn)，這為保證軟件的質(zhì)量與可靠性奠定了重要基礎(chǔ)。進(jìn)入2000年以來(lái)，我國(guó)軟件測(cè)試技術(shù)發(fā)展極為迅速，全國(guó)目前大約有100余家軟件評(píng)測(cè)中心，軟件測(cè)試的從業(yè)人員有數(shù)千人，2003年軟件測(cè)試的產(chǎn)值達(dá)到了數(shù)億人民幣。
在軟件測(cè)試技術(shù)的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，1982年，在美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)召開(kāi)了首屆軟件測(cè)試的正式學(xué)術(shù)會(huì)議，之后，該學(xué)術(shù)會(huì)議每?jī)赡暾匍_(kāi)一次，此外，國(guó)際上還有軟件可靠性會(huì)議，從會(huì)議的規(guī)模和論文的數(shù)量與質(zhì)量上看，從事軟件測(cè)試技術(shù)的人員在大幅度的增加。我國(guó)目前雖然沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的軟件測(cè)試的學(xué)術(shù)組織，但目前在容錯(cuò)計(jì)算專(zhuān)業(yè)委員會(huì)的學(xué)術(shù)會(huì)議上、全國(guó)測(cè)試學(xué)術(shù)會(huì)議上都能受到大量的軟件測(cè)試技術(shù)的學(xué)術(shù)論文。2004年8月，在青海省西寧市召開(kāi)了全國(guó)首屆軟件測(cè)試技術(shù)研討會(huì),2007年，將在昆明召開(kāi)第二屆全國(guó)軟件測(cè)試技術(shù)研討會(huì)。
可以預(yù)測(cè)，在未來(lái)的時(shí)間里，軟件測(cè)試技術(shù)與行業(yè)將會(huì)得到更快的發(fā)展，主要可能的表現(xiàn)包括：軟件測(cè)試?yán)碚摳油晟?，測(cè)試效率更加提高；更實(shí)用的軟件測(cè)試系統(tǒng)將會(huì)大量出現(xiàn)；更多的專(zhuān)門(mén)從事軟件測(cè)試與可靠性評(píng)估的公司將會(huì)誕生。
