基于Testbed的某測(cè)速與裝定軟件靜態(tài)測(cè)試應(yīng)用與分析

宋潔 戴成華 李鋒 靳青梅 王晉安 陳茜

摘要：本文以某測(cè)速與裝定軟件為測(cè)試實(shí)例，用專業(yè)測(cè)試工具Testbed進(jìn)行靜態(tài)分析測(cè)試，詳細(xì)闡述了該工具的測(cè)試步驟，并展示了測(cè)試結(jié)束后產(chǎn)生的代碼評(píng)審報(bào)告、度量報(bào)告等結(jié)果，最終測(cè)試結(jié)果必須結(jié)合人工審查分析，排除測(cè)試工具可能出現(xiàn)的誤判錯(cuò)誤，確保最終結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞：Testbed;靜態(tài)分析;人工審查

引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在軍用裝備軟件中的應(yīng)用發(fā)展，軟件測(cè)試在整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中占有非常突出的重要位置，軟件測(cè)試是一項(xiàng)很復(fù)雜費(fèi)時(shí)的工作，僅僅依靠測(cè)試人員手工完成很困難，好的測(cè)試工具能夠提高測(cè)試效率從而降低測(cè)試成本，選擇更高的測(cè)試充分性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試從而提高軟件質(zhì)量。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

某自行高炮測(cè)速與裝定系統(tǒng)由炮口裝置和炮口信號(hào)處理裝置組成。主要用于實(shí)現(xiàn)彈丸炮口初速測(cè)量、定向集束穿甲彈丸飛行時(shí)間修正量解算、彈丸起爆時(shí)間裝定等功能。其中炮口信號(hào)處理裝置主要由初速板、DSP板、發(fā)射板等組成，用于完成初速信號(hào)處理與計(jì)算、引信定時(shí)時(shí)間解算與編碼、編碼信號(hào)功率放大與發(fā)射、同步信號(hào)接收、系統(tǒng)故障診斷與CAN總線通信功能。炮口裝置包含測(cè)速線圈1、測(cè)速線圈2、裝定線圈等，用于實(shí)現(xiàn)彈丸出炮口感應(yīng)及引信裝定功能，測(cè)速與裝定系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

測(cè)速與裝定軟件是以炮口信號(hào)處理裝置內(nèi)的DSP板為硬件基礎(chǔ)、TMS320C6416為運(yùn)行平臺(tái)、Quartus 13.1為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。該軟件采用C語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，主要功能有實(shí)現(xiàn)彈丸炮口初速解算、引信定時(shí)時(shí)間解算、引信定時(shí)時(shí)間編碼控制、總線通信、自檢、故障診斷、靶距設(shè)置與查詢及彈種選擇功能。其軟件功能模塊多，接口之間數(shù)據(jù)通信較復(fù)雜，因此本次使用專業(yè)軟件測(cè)試工具Testbed來(lái)進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試分析。

2 測(cè)試概要

2.1靜態(tài)測(cè)試的概念和方法

靜態(tài)測(cè)試是一種不需要執(zhí)行被測(cè)軟件的軟件測(cè)試方法，在不運(yùn)行軟件的情況下對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)對(duì)程序代碼和文檔進(jìn)行檢查，以發(fā)現(xiàn)可能存在的錯(cuò)誤。靜態(tài)測(cè)試可以從編碼規(guī)則檢查、代碼結(jié)構(gòu)分析和代碼評(píng)審三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行。執(zhí)行靜態(tài)測(cè)試，需要軟件需求規(guī)格說(shuō)明、源程序代碼以及其他軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明和用戶手冊(cè)等相關(guān)文檔，通常還需要一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)測(cè)試工具，以盡可能多地發(fā)現(xiàn)程序中的隱藏錯(cuò)誤，提高測(cè)試的準(zhǔn)確率和工作效率。

2.2 Testbed靜態(tài)測(cè)試方法

Testbed是由LDRA公司開(kāi)發(fā)的一款專業(yè)性軟件測(cè)試工具，具有靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析功能。這里我們只對(duì)靜態(tài)分析功能進(jìn)行研究。僅輸入源代碼文件，就可以根據(jù)質(zhì)量模型對(duì)代碼進(jìn)行分析和檢查，具體內(nèi)容包括編程標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證、軟件度量分析和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證、靜態(tài)數(shù)據(jù)流分析、信息流分析和交叉索引分析。

3 靜態(tài)測(cè)試

3.1 測(cè)試步驟

首先要根據(jù)相關(guān)軍用軟件測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和裝備軟件的軟件任務(wù)書和軟件需求規(guī)格說(shuō)明等文件制定一份代碼檢查單，這是本次靜態(tài)分析的重要依據(jù)，具體內(nèi)容也要結(jié)合測(cè)試工具的可分析內(nèi)容來(lái)定。

選擇好要分析的源文件后，創(chuàng)建一個(gè)文件集，根據(jù)代碼檢查單和相關(guān)軍用軟件測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定制定好編碼規(guī)則，然后選擇要做的靜態(tài)分析項(xiàng)。根據(jù)本項(xiàng)目的測(cè)試需求分析我們選擇了列表的前四項(xiàng)做靜態(tài)分析，分別為主靜態(tài)分析、復(fù)雜度分析、靜態(tài)數(shù)據(jù)流分析和交叉索引，也可直接選擇快捷鍵BS、QS，將得到代碼的完整性及基本屬性的分析情況，如代碼評(píng)審報(bào)告、質(zhì)量評(píng)審和設(shè)計(jì)評(píng)審等方面內(nèi)容，對(duì)代碼的合規(guī)性、可維護(hù)性及可測(cè)試性進(jìn)行檢查分析。確定好分析選項(xiàng)后就可以開(kāi)始進(jìn)行靜態(tài)分析測(cè)試。

3.2靜態(tài)分析結(jié)果

（a）代碼評(píng)審報(bào)告

待靜態(tài)分析過(guò)程結(jié)束后，可通過(guò)操作查看代碼評(píng)審報(bào)告。報(bào)告提供了被選編碼標(biāo)準(zhǔn)的違反情況，并用紅色顯示在源代碼中違反某條規(guī)則有多少處，可以鏈接到違反的源代碼行和對(duì)每條規(guī)則的詳細(xì)解釋，以及以函數(shù)為單位顯示違反編碼規(guī)則的條數(shù)和有多少處違反編碼規(guī)則的地方。報(bào)告單詳情如圖2所示。

（b）軟件度量分析

軟件度量分析包含McCabe圈復(fù)雜度、基本McCabe圈復(fù)雜度、HALSTEAD科學(xué)度量、扇入/扇出、代碼行注釋比例、可執(zhí)行代碼行數(shù)等指標(biāo)。靜態(tài)分析完成后可在質(zhì)量評(píng)審報(bào)告中查看各度量元的分析結(jié)果，從各度量元的清晰性、維護(hù)性和可測(cè)性等三方面進(jìn)行分析。本次總共有三個(gè)程序需要分析，分別是CANsys.c、MEMORY.c、TL16c550Test.c，具體操作步驟是選擇Individual Results→Text Results→Quality Review Report（HTML）。報(bào)告顯示三個(gè)程序均通過(guò)了測(cè)試，具體單個(gè)文件的圈復(fù)雜度等指標(biāo)如圖3所示。

（c）調(diào)用關(guān)系與控制流程分析

支持圖形化方式顯示軟件調(diào)用關(guān)系與每個(gè)子程序的控制流程。通過(guò)代碼分析可得到程序模塊之間的調(diào)用關(guān)系，具體操作是選擇Set Results→Graphical Results→Static Callgraph，查看函數(shù)靜態(tài)調(diào)用關(guān)系圖，如圖4所示。

函數(shù)靜態(tài)調(diào)用關(guān)系圖反映了程序模塊之間的層次關(guān)系，從調(diào)用關(guān)系圖中可以顯示模塊的類型、調(diào)用層次和調(diào)用關(guān)系，在所要定位的模塊上右鍵選擇highligh選項(xiàng)，可以定位該模塊的調(diào)用模塊和被調(diào)用模塊;選擇需要查看的函數(shù)單擊，圖形化顯示控制流圖。

4 人工審查分析

根據(jù)前面制定的代碼檢查單，測(cè)試人員還需要進(jìn)行人工審查判斷，對(duì)以上獲得的測(cè)試報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行分析和處理。為了消除誤報(bào)的情況，需要人工核對(duì)報(bào)告來(lái)檢查代碼源，通過(guò)對(duì)報(bào)告提示的違反規(guī)則與代碼檢查單進(jìn)行對(duì)照分析，為最后生成問(wèn)題報(bào)告單提供有力依據(jù)。經(jīng)考核，該測(cè)速與裝定軟件每千行代碼缺陷為：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題數(shù)/代碼總行數(shù)=8/1.512=5個(gè)，不超過(guò)每千行10個(gè)的代碼缺陷率，符合通過(guò)要求。

5 結(jié)論

本文以某測(cè)速與裝定軟件為測(cè)試對(duì)象，應(yīng)用專業(yè)測(cè)試工具Testbed對(duì)主靜態(tài)分析、復(fù)雜度分析、靜態(tài)數(shù)據(jù)流分析和交叉索引等四個(gè)指標(biāo)做了靜態(tài)測(cè)試分析，并對(duì)測(cè)試生成的報(bào)告結(jié)果進(jìn)行了人工審查判斷。使用專業(yè)的測(cè)試工具可以直接提升測(cè)試工作效率，也可以增強(qiáng)軟件的可靠性和健壯性，但是測(cè)試報(bào)告結(jié)果也不能直接采納，必須進(jìn)行人工審查分析，排除可能出現(xiàn)的誤判錯(cuò)誤，確保最終結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

參考文獻(xiàn)：

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