Файл: ОТЛАДКА И ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММ: ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ И ОГРАНИЧЕНИЯ ( Теоретические аспекты отладки и тестирования программ).pdf

Введение

Актуальность исследования. Процесс поиска и исправления ошибок в программе называется отладкой. Ошибки могут возникнуть при наборе, в результате нарушения правил записи программ на языке программирования – так называемые синтаксические ошибки. Обнаружить и исправить их помогают специальные инструментальные программы (программы синтаксического контроля), входящие в состав системы программирования. Система анализирует программу и выдает сообщение о месте и характере ошибки. Часто ошибки связаны с тем, что некоторая синтаксически правильная конструкция не может быть выполнена (например, деление на нуль или попытка присвоить величине целого типа вещественное значение). В этом случае также появляется сообщение о причине отказа и указывается, какая именно команда не может быть выполнена.

Гораздо сложнее отыскать ошибки, допущенные при составлении алгоритма, которые, в конечном итоге, приводят к неправильной работе программы: отсутствие результата, зацикливание, неверный результат. В этом случае полезен бывает пошаговый контроль выполнения программы.

Целью данной работы является анализ отладки и тестирования программ, основные походы и ограничения, для достижения поставленной цели были выделены следующие задачи:

- рассмотреть теоретические аспекты отладки и тестирования программ;

- проанализировать инструментальные средства отладки и тестирования программ управления АСУ ТП.

Объект исследования – отладка и тестирование АСУ ТП.

Предмет исследования - анализ отладки и тестирования программ, основные походы и ограничения.

Структура работы состоит из введения, основной части, заключения и списка литературы.

Теоретической и методологической базой данной работы послужили труды российских и зарубежных авторов в области информационных технологий, материалы периодических изданий и сети Интернет.

Глава 1 Теоретические аспекты отладки и тестирования программ

1.1 Отладка и тестирование

Тестирование программного обеспечения - это не что иное, как испытание куска кода к контролируемым и неконтролируемым условиям эксплуатации, наблюдение за выходом, а затем изучение, соответствует ли он предварительно определенным условиям. Различные наборы тест-кейсов и стратегий тестирования направлены на достижение одной общей цели - устранение багов и ошибок в коде, и обеспечения точной и оптимальной производительности программного обеспечения.

Важным этапом процесса отладки является тестирование программы, т.е. испытание ее путем введения теста – определенного набора исходных данных, для которого результат работы отдельных блоков или программы в целом известен заранее.

Часто в рамках разработки информационной модели накладываются ограничения на исходные данные. В этом случае программа должна реагировать на ввод неверных значений: останавливать работу или запрашивать повторный ввод. Как правило, в программе предусматривается защита от ввода неверных данных или от других непредусмотренных действий пользователя. Тогда в процессе тестирования проверяется качество такой защиты.

Умение удачно подобрать такой тест, при котором ошибка (если она есть) наиболее вероятна, и предусмотреть разнообразные варианты хода вычислительного процесса, а также действия пользователя (порой весьма непредсказуемые), и, следовательно, защитить работу программы от всяких неожиданностей – большое искусство программиста^[1].

Простейший пример теста: если программа содержит ветвление, т.е. требуется выбор способа действий в зависимости от выполнения условия, надо проверять ее работу с теми исходными данными, при которых условие выполняется, и с теми, при которых оно не выполняется.

До последнего времени 4, 5 и 6 этапы были необходимыми этапами решения задачи с помощью ЭВМ. При этом языки и системы программирования были теми программными инструментами, с помощью которых создавались новые программы для решения задач пользователя. Однако с расширением круга задач, для решения которых используется компьютер, растет число людей, которые, не будучи профессиональными программистами, применяют компьютер в своей работе^[2].

В связи с этим созданы разнообразные программные средства, которые являются основой информационных технологий, применяемых для решения разнообразных практических задач, таких, как обработка текстов и электронных таблиц, создание графических изображений, доступ к информации, хранящейся в базе данных, решение математической задачи, расчет технической конструкции и многое другое. Для их решения в распоряжении пользователя ЭВМ имеется обширное программное обеспечение.

В процессе построения информационной модели задачи пользователь определяет, какие действия ему потребуется выполнить для достижения результата, и в соответствии с этим решает, каким программным средством воспользоваться. Если в его распоряжении имеется программа, подходящая для решения данной задачи, то пользователь выбирает ее в качестве инструмента (СУБД, табличный процессор, математический пакет и др.). Если же готовым прикладным программным средством воспользоваться нельзя, придется использовать технологию программирования.

1.2 Методы и алгоритмы тестирования программ

Тестирование ПО - это набор методов и средств, которые позволяют выявить качество тестируемого программного обеспечения и ответить на вопрос, насколько данное ПО отвечает заявленным требованиям. В настоящее время существует множество подходов к решению данной задачи. Но максимальный результат позволяет получить не просто слепое следование различным методологиям, а комбинирование этих методов.

Широко используемыми методами тестирования являются модульное тестирование, интеграционное тестирование, приемочное тестирование, и тестирование системы. Программное обеспечение подвергается этим испытаниям в определенном порядке.

1) Модульное тестирование;

2) Интеграционное тестирование;

3) Системное тестирование;

4) Приемочные испытания.

Модульное тестирование. В первую очередь проводится модульный тест. Как подсказывает название, это метод испытания на объектном уровне. Отдельные программные компоненты тестируются на наличие ошибок. Для этого теста требуется точное знание программы и каждого установленного модуля. Таким образом, эта проверка осуществляется программистами, а не тестерами.

Для этого создаются тест-коды, которые проверяют, ведет ли программное обеспечение себя так, как задумывалось. Интеграционное тестирование Отдельные модули, которые уже были подвергнуты модульному тестированию, интегрируются друг с другом, и проверяются на наличие неисправностей. Такой тип тестирования в первую очередь выявляет ошибки интерфейса. Интеграционное тестирование можно осуществлять с помощью подхода "сверху вниз", следуя архитектурному сооружению системы. Другим подходом является подход «снизу вверх», который осуществляется из нижней части потока управления.

Системное тестирование. В этом тестировании, вся система проверяется на наличие ошибок и багов. Этот тест осуществляется путем сопряжения аппаратных и программных компонентов всей системы, и затем выполняется ее проверка. Это тестирование числится под методом тестирования "черного ящика", где проверяются ожидаемые для пользователя условия работы программного обеспечения.

Приемочные испытания - это последний тест, который проводится перед передачей программного обеспечения клиенту. Он проводится, чтобы гарантировать, что программное обеспечение, которое было разработано отвечает всем требованиям заказчика. Существует два типа приемо-сдаточных испытаний - то, которое осуществляется членами команды разработчиков, известно, как внутреннее приемочное тестирования (Альфа-тестирование), а другое, которое проводится заказчиком, известно, как внешнее приемочное тестирования. Если тестирование проводится с помощью предполагаемых клиентов, оно называется приемочными испытаниями клиента. В случае если тестирование проводится конечным пользователем программного обеспечения, оно известно, как приемочное тестирование (бета-тестирование).

Основные тесты. Есть несколько основных методов тестирования, которые формируют часть режима тестирования программного обеспечения. Эти тесты обычно считаются самодостаточными в поиске ошибок и багов во всей системе.

Тестирование методом черного ящика осуществляется без каких-либо знаний внутренней работы системы. Тестер будет стимулировать программное обеспечение для пользовательской среды, предоставляя различные входы и тестируя сгенерированные выходы. Этот тест также известен как Black-box, closed-box тестирование или функциональное тестирование.

Тестирование методом "Белого ящика", в отличие от "черного ящика", учитывает внутреннее функционирование и логику работы кода. Для выполнения этого теста, тестер должен иметь знания кода, чтобы узнать точную часть кода, имеющую ошибки. Этот тест также известен как White-box, Open-Box или Glass box тестирование. Подробнее о тестирование методом белого ящика^[3].

Тестирование методом серого ящика или Gray box тестирование, это что-то среднее между White Box и Black Box тестированием, где тестер обладает лишь общими знаниями данного продукта, необходимыми для выполнения теста. Эта проверка осуществляется посредством документации и схемы информационных потоков. Тестирование проводится конечным пользователем, или пользователям, которые представляются как конечные. Нефункциональные тесты

Тестирование безопасности. Безопасность приложения является одной из главных задач разработчика. Тестирование безопасности проверяет программное обеспечение на обеспечение конфиденциальности, целостности, аутентификации, доступности и безотказности. Индивидуальные испытания проводятся в целях предотвращения несанкционированного доступа в программный код.

Стресс-тестирование является методом, при котором программное обеспечение подвергается воздействию условий, которые выходят за рамки нормальных условий работы программного обеспечения. После достижения критической точки, полученные результаты записываются. Этот тест определяет устойчивость всей системы. Тестирование на совместимость Программное обеспечение проверяется на совместимость с внешними интерфейсами, такими как операционные системы, аппаратные платформы, веб-браузеры и т.д. Тест на совместимость проверяет, совместим ли продукт с любой программной платформой.

Тестирование эффективности как подсказывает название, эта методика тестирования проверяет объем кода или ресурсов, которые используются программой при выполнении одной операции. Юзабилити-тестирование Это тестирование проверяет аспект удобства и практичности программного обеспечения для пользователей. Легкость, с которой пользователь может получить доступ к устройству формирует основную точку тестирования. Юзабилити-тестирование охватывает пять аспектов тестирования, - обучаемость, эффективность, удовлетворенность, запоминаемость, и ошибки. Тесты в процессе разработки программного обеспечения

Каскадная модель использует подход "сверху-вниз", независимо от того, используется ли она для разработки программного обеспечения или для тестирования. Основными шагами, участвующими в данной методике тестирования программного обеспечения, являются:

• 1. Анализ потребностей
  2. Тест дизайна
  3. Тест реализации

Тестирование, отладка и проверка кода или продукта Внедрение и обслуживание В этой методике, вы переходите к следующему шагу только после того, как вы завершили предыдущий. В модели используется не-итерационный подход. Основным преимуществом данной методики является ее упрощенный, систематический и ортодоксальный подход. Тем не менее, она имеет много недостатков, так как баги и ошибки в коде не будут обнаружены до этапа тестирования. Зачастую это может привести к потере времени, денег, и других ценных ресурсов^[4].

Agile Model - эта методика основана на избирательном сочетании последовательного и итеративного подхода, в дополнение к довольно большому разнообразию новых методов развития. Быстрое и поступательное развитие является одним из ключевых принципов этой методологии. Акцент делается на получение быстрых, практичных, и видимых выходов. Непрерывное взаимодействие с клиентами и участие является неотъемлемой частью всего процесса разработки.

Rapid Application Development (RAD). Методология быстрой разработки приложений Название говорит само за себя. В этом случае методология принимает стремительный эволюционный подход, используя принцип компонентной конструкции. После понимания различных требований данного проекта, готовится быстрый прототип, а затем сравнивается с ожидаемым набором выходных условий и стандартов. Необходимые изменения и модификации вносятся после совместного обсуждения с заказчиком или группой разработчиков (в контексте тестирования программного обеспечения). Хотя этот подход имеет свою долю преимуществ, он может быть неподходящим, если проект большой, сложный, или имеет чрезвычайно динамический характер, в котором требования постоянно меняются.

Спиральная модель как видно из названия, спиральная модель основана на подходе, в котором есть целый ряд циклов (или спиралей) из всех последовательных шагов в каскадной модели. После того, как начальный цикл будет завершена, выполняется тщательный анализ и обзор достигнутого продукта или выхода. Если выход не соответствует указанным требованиям или ожидаемым стандартам, производится второй цикл, и так далее.