4 Тестирование и семантическая отладка

Тестирование — это динамический контроль программы, т. е. проверка правильности программы при ее выполнении на компьютере.

Каждому программисту известно, сколько времени и сил уходит на отладку и тестирование программ. На этот этап приходится около 50% общей стоимости разработки программного обеспечения. Но не каждый из разработчиков программных средств может верно, определить цель тестирования. Нередко можно услышать, что тестирование — это процесс выполнения программы с целью необнаружения в ней ошибок. Но эта цель недостижима: ни какое самое тщательное тестирование не дает гарантии, что программа не содержит ошибок. Другое определение: это процесс выполнения программы с целью обнаружения в ней ошибок. Отсюда ясно, что «удачным» тестом является такой, на котором выполнение программы завершилось с ошибкой. Напротив, «неудачным» можно назвать тест, не позволивший выявить ошибку в программе. Определение также указывает на объективную трудность тестирования: это деструктивный (т.е. обратный созидательному) процесс. Поскольку программирование — процесс конструктивный, ясно, что большинству разработчиков программных средств сложно «переключиться» при тестировании созданной ими продукции. Основные принципы организации тестирования:

• 1) необходимой частью каждого теста должно являться описание ожидаемых результатов работы программы, чтобы можно было быстро выяснить наличие или отсутствие ошибки в ней;
• 2) следует по возможности избегать тестирования программы ее автором, т.к. кроме уже указанной объективной сложности тестирования для программистов здесь присутствует и тот фактор, что обнаружение недостатков в своей деятельности противоречит человеческой психологии (однако отладка программы эффективнее всего выполняется именно автором программы);
• 3) по тем же соображениям организация — разработчик программного обеспечения не должна «единолично «его тестировать (должны существовать организации, специализирующиеся на тестировании программных средств);
• 4) должны являться правилом доскональное изучение результатов каждого теста, чтобы не пропустить малозаметную на поверхностный взгляд ошибку в программе;
• 5) необходимо тщательно подбирать тест не только для правильных (предусмотренных) входных данных, но и для неправильных (непредусмотренных);
• 6) при анализе результатов каждого теста необходимо проверять, не делает ли программа того, что она не должна делать;
• 7) следует сохранять использованные тесты (для повышения эффективности повторного тестирования программы после ее модификации или установки у заказчика);
• 8) тестирования не должно планироваться исходя из предположения, что в программе не будут обнаружены ошибки;
• 9) следует учитывать так называемый «принцип скопления ошибок»: вероятность наличия не обнаруженных ошибок в некоторой части программы прямо пропорциональна числу ошибок, уже обнаруженных в этой части;
• 10) следует всегда помнить, что тестирование — творческий процесс, а не относиться к нему как к рутинному занятию.

Существует два основных вида тестирования: функциональное и структурное. При функциональном тестировании программа рассматривается как «черный ящик» (то есть ее текст не используется). Происходит проверка соответствия поведения программы ее внешней спецификации. Возможно ли при этом полное тестирование программы? Очевидно, что критерием полноты тестирования в этом случае являлся бы перебор всех возможных значений входных данных, что невыполнимо.

При структурном тестировании программа рассматривается как «белый ящик» (т.е. ее текст открыт для пользования). Происходит проверка логики программы. Полным тестированием в этом случае будет такое, которое приведет к перебору всех возможных путей на графе передач управления программы (ее управляющем графе). Даже для средних по сложности программ числом таких путей может достигать десятков тысяч.

Таким образом, ни структурное, ни функциональное тестирование не может быть исчерпывающим. Рассмотрим подробнее основные этапы тестирования программных комплексов. В тестирование многомодульных программных комплексов можно выделить четыре этапа:

• 1) тестирование отдельных модулей;
• 2) совместное тестирование модулей;
• 3) тестирование функций программного комплекса;
• 4) тестирование всего комплекса в целом (т.е. поиск несоответствия созданного программного продукта, сформулированным ранее целям проектирования, отраженным обычно в техническом задании).

На первых двух этапах используются, прежде всего, методы структурного тестирования, т.к. на последующих этапах тестирования эти методы использовать сложнее из-за больших размеров проверяемого программного обеспечения; последующие этапы тестирования ориентированы на обнаружение ошибок различного типа, которые не обязательно связаны с логикой программы.

Ошибки этапа выполнения или семантические ошибки происходят, когда мы компилируем полную программу, которая при ее выполнении делает что-то недопустимое. То есть, программа содержит допустимые операторы, но при их выполнении что-то происходит неверно. Например, программа может пытаться открыть для ввода несуществующий файл или выполнить деление на ноль.

Семантическая отладка — это процесс нахождения и исправления ошибок, связанных с неправильным указанием логических страниц данных.

Существует 3 способа отладки программы:

• 1) Пошаговая отладка программ с заходом в подпрограммы;
• 2) Пошаговая отладка программ с выполнением подпрограммы как одного оператора;
• 3) Выполнение программы до точки остановки.

Пошаговая отладка программ заключается в том, что выполняется один оператор программы и, затем контролируются те переменные, на которые должен был воздействовать данный оператор.

Если в программе имеются уже отлаженные подпрограммы, то подпрограмму можно рассматривать, как один оператор программы и воспользоваться вторым способом отладки программ.

Если в программе существует достаточно большой участок программы, уже отлаженный ранее, то его можно выполнить, не контролируя переменные, на которые он воздействует. Использование точек остановки позволяет пропускать уже отлаженную часть программы. Точка остановки устанавливается в местах, где необходимо проверить содержимое переменных или просто проконтролировать, передаётся ли управление данному оператору.