Файл: Отладка и тестирование программ: основные подходы и ограничения (Методы отладки программного обеспечения).pdf

Сегодня многие программисты и организации занимаются прикладным и системным программированием и созданием программного обеспечения для постоянно растущих потребностей пользователей. При этом значительная часть временных и финансовых ресурсов тратится на отладку и тестирование создаваемых ими приложений. Но тем не менее, несмотря на колоссальные затраты, конечный продукт очень часто вызывает много претензий у пользователя, и проблема качества продукта говорит нам о несомненной важности процессов отладки и тестирования программ на сегодняшний день. Этим обусловлена актуальность затрагиваемых в работе проблем. Причем многие «производители» до сих пор внятно даже не смогут дать точное определение тому, что же все-таки называется тестированием и отладкой. Некомпетентность в этом вопросе является одной из причин наводнения рынка некорректным и некачественным программным обеспечением (далее ПО).

Тестированием называется процесс, гарантирующий правильность функционирования программы и показывающий отсутствие ошибок в программном продукте. Можно заметить, что данное определение не совсем корректно и даже неправильно. Человек с некоторым опытом прикладного программирования знает, что полное отсутствие ошибок в программе выявить и показать невозможно. Более правильным будет определить процесс тестирования и отладки как завершающий этап создания программного продукта, который заключается в выполнении программы с целью выявления сбоев и ошибок программного кода. Вместо того, чтобы гарантировать отсутствие ошибок в новой программе, разумней будет хотя бы продемонстрировать их наличие. Если приложение корректно работает при выполнении множества различных тестов, это придает некоторую уверенность, но еще не гарантирует отсутствие в ней ошибок. Это лишь показывает, что нам пока неизвестно, в каких случаях программа может дать сбой.

Нереально внести в программу надежность в результате тестирования, она определяется правильностью этапов проектирования. Наилучшим решением здесь будет - с самого начала не делать ошибок в создаваемой программе. Но стопроцентный безошибочный результат практически невозможен. Вот и роль тестирования и отладки состоит как раз в том, чтобы определить местонахождение немногих ошибок, присутствующих в хорошо спроектированном программном продукте.

Тема работы: «Тестирование и отладка программного обеспечения». Отладка и тестирование тема очень хорошая и важная, какой бы язык программирования или платформа ни использовались. Именно на этой стадии разработчики сталкиваются со многими трудностями, что многих даже приводит в ярость. Отладка заставляет проводить над ней ночи напролет.

Ошибки в программах - это отличная практика. Они помогают нам узнать, как все это работает. Поиск багов и выявление ошибок дает нам ни с чем несравнимый опыт. Этим подтверждается практическая значимость выбранной темы. Разработчику следует найти их до того, как заказчик увидит результат вашей работы. А вот если ошибки в ваших программах находят заказчики, это совсем плохо.

Данная курсовая работа состоит из двух глав и приложений. В первой главе необходимо будет определить, что такое тестирование и отладка программ, что представляет собой сам процесс, какие приемы и способы существуют. Во второй главе будут раскрыты стратегии тестирования и отладки программного обеспечения.

1. ПОНЯТИЕ ТЕСТИРОВАНИЯ И ОТЛАДКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

1.1 Принципы тестирование и отладка программного обеспечения

История тестирования программного обеспечения показывает развитие разработки самого программного обеспечения. В течение долгого времени разработка программного обеспечения уделяла главное внимание масштабным научным программам, а также программам Министерства обороны Российской Федерации, связанным с системами корпоративных баз данных, которые разрабатывались на базе универсальной электронно-вычислительной машины. Первые тесты фиксировали на бумаге. По этим данным проверялись целевые потоки управления, подсчеты не простых алгоритмов и манипулирование данными. Заключительные шаги тестовых процессов могли эффектно протестировать целиком всю систему. Тестирование чаще всего начиналось после выполнения плана\графика проекта и осуществлялось тем же составом.

«Тестирование — процесс, подтверждающий правильность программы и демонстрирующий, что ошибок в программе нет.» Главная недоработка подобной формулировки состоит в том, что она совсем неверна; на самом деле это можно сказать определение антонима слова «тестирование». Люди с определенным опытом программирования, вероятно, осознают, что невозможно выразить отсутствие ошибок в программе. В связи с этим определение обрисовывает невозможную задачу, а т.к. тестирование весьма часто все же завершается с успехом, по крайней мере, с частичным успехом, то такое определение закономерно не верно. Правильное и верное определение тестирования будет звучать так: Тестирование — процесс выполнения программы с намерением найти ошибки.

Практически невозможно поручиться за отсутствие ошибок в нетривиальной программе; При самом благоприятном условии можно попытаться выразить наличие ошибок. Если программа на ваш взгляд правильно ведет себя для приличного набора тестов, нет оснований отстаивать, что в ней отсутствуют ошибки; Несомненно, можно лишь утверждать, что ещё не известно, когда эта ошибка проявится и программа даст сбой и не будет работать как должна. Разумеется, если есть веские доводы считать этот набор тестов способным с крупной вероятностью обнаружить некоторые возможные ошибки, то можно начинать разговор о некотором уровне убеждении в правильности программы, устанавливаемом данными тестами.

Подавляющее большинство программистов, поставив цель (например, показать, что ошибок нет и не будет), ориентируется в своей работе на достижение данной цели. Тестировщик подсознательно не позволяет себе функционировать против цели, т. е. разработать тест, который выявил бы одну из оставшихся или известных в программе ошибок. Так как мы все знаем, что совершенство в проектировании и кодировании любой программы неисполнимо и в связи с этим все программы включают в себя небольшое, а у немногих и большое, количество ошибок, самым продуктивным использованием тестирования будет найти все возможные из них. Если мы хотим сделать это и уйти от психологического барьера, который мешает нам действовать против нашей поставленной цели, наша цель обязана состоять в том, чтобы обнаружить как можно больше ошибок.

Появление ПК у людей, дало старт эталонирования данной отрасли, так как приложения стали поначалу создаваться для работы с доступной, общей операционной системой. Внедрение ПК открыло новую эпоху и привело к стремительному и бурному всплеску коммерческих разработок. Коммерческие приложения жестоко боролись за превосходство, выживание и главенство. Пользователи персональных компьютеров принимали выжившие программы как стандарты «де-факто». Пакетная обработка сменивалась системами, работающими в реальном времени.

Тестирование систем реального времени требовало других подходов к планированию тестирования из-за того, что у рабочих потоков была возможность вызываться в любом порядке. Эта специфика привела к пришествию огромного кол-ва процедур тестирования, которые могут поддержать бесконечное число перемещений и сочетаний.

Сформулируем основной вывод:

Если ваша цель — доказать отсутствие ошибок, то вы их найдете не слишком много.
Если же ваша цель — доказать наличие ошибок, вы обязательно найдете значительную их часть.

Источник значительных бед разработчиков являются программные сбои и ошибки, из-за которых на их несчастные головы сваливаются и издавна просроченные и забытые проекты, и разработчики лишаются сна. Ошибки могут изменить жизнь разработчиков и на самом деле действительно несчастной, так как, достаточно малозначительным ошибкам вторгнуться в их программы, как заказчики прерывают использование данными программами, а сами они могут лишиться работы.

Надежность нельзя занести в программу в результате тестирования, она формируется с помощью правильных этапов проектирования. Практически идеальное решение проблем надежности — изначально не допускать никаких ошибок в программе.

Впрочем, шанс того, что удастся идеально спроектировать серьёзную, значительную по объёму программу, крайне мала. Роль тестирования заключается как раз в том, чтобы определить расположение немногочисленных ошибок, которые остались в качественно спроектированной программе. В случае если программа плохо спроектирована, тестировать и надеяться на её надежность будет крайне неудачным решением.

Значительное время на ошибки смотрели как на незначительные неприятности. Разумеется, это далеко от истины. В связи с общей компьютеризацией, все шире захватываются такие важнейшие области, как управление системами жизнеобеспечения, медицинские приборы и сверхдорогую компьютерную аппаратуру, над ошибками тут уж точно нельзя так просто посмеиваться или смотреть на них как что то имеющее значение только на этапах начала разработки.

Тестирование оказывается достаточно необычным и интересным процессом (Но не смотря на его интересность, оно считается поистине трудным и тяжелым делом), так как этот процесс разрушительный. Ведь цель тестировщика — заставить программу выдать ошибку и сбиться. Он радуется, если это получилось; если же программа на его тесте не сбивается, не ошибается и не крашится, то он не удовлетворен и вероятно очень расстроен.

Есть ещё причина, из-за которой тяжело говорить о тестировании — это тот факт, что о нем известно очень мало. Допустим, сегодня мы имеем 20% тех знании о конструировании и фактически, о программировании (кодировании), то о тестировании нам известно менее 5%.

1.2 Основные понятия

Однако в тестировании нужно обратить внимание на несколько различных процессов, такие термины, как тестирование, отладка, доказательство, контроль и испытание, часто используются как синонимы и, к сожалению, для разных разработчиков имеют разный смысл. Однако стандартизованных, общепринятых определений данных терминов нет, попытка создать их была инициирована на симпозиуме по тестированию программ. Классификацию разных форм тестирования я начну с того, что покажу эти определения, чуть-чуть дополнив и расширив их список.

Тестирование (testing), как мы уже выяснили,—процесс выполнения программы с намерением найти ошибки.

Доказательство (proof) — попытка найти ошибки в программе безотносительно к внешней для программы среде. Большинство методов доказательства предполагает формулировку утверждений о поведении программы и затем вывод и доказательство математических теорем о правильности программы.

Контроль (verification) — попытка найти ошибки, выполняя программу в тестовой, или моделируемой, среде.

Испытание (validation) — попытка найти ошибки, выполняя программу в заданной реальной среде.

Аттестация (certification) — авторитетное подтверждение правильности программы, аналогичные аттестации электротехнического оборудования. При тестировании целью является, сравнение с заранее определенным стандартом.

Отладка (debugging) не является разновидностью тестирования.

Тестирование модуля, или автономное тестирование — контроль отдельного программного модуля, обычно в изолированной среде.

Тестирование сопряжении — контроль сопряжении между частями системы.

Тестирование внешних функций — контроль внешнего поведения системы, определенного внешними спецификациями.

Комплексное тестирование — контроль и/или испытание системы по отношению к исходным целям.

Тестирование приемлемости — проверка соответствия программы требованиям пользователя.

Тестирование настройки — проверка соответствия каждого конкретного варианта установки системы с целью выявить любые ошибки, возникшие в процессе настройки системы.

1.3 Классификация видов тестирования

Тестирование ПО – это процесс его исследования с целью получения информации о качестве. Целью тестирования служит выявление дефектов в программном обеспечении. Благодаря тестам нельзя доказать отсутствие дефектов и корректность функционирования анализируемой программы.

Тестирование программного обеспечения содержит целый ряд видов деятельности, аналогичной последовательности процессов разработки ПО. В них входят постановка задач для теста, проектирование, написание тестов, тестирование тестов и выполнение тестов, и изучение результатов тестирования. Решающую роль играет проектирование теста.

Состав и содержание документации, сопутствующей процессу тестирования, определяется зарубежным стандартом IEEE 829-2008 Standard for Software Test Documentation.