基于軟件測(cè)試度量指標(biāo)的質(zhì)量模型研究

盧倩　肖蕾　曲延羽　覃高峰

摘 要：針對(duì)當(dāng)前軟件產(chǎn)品質(zhì)量的評(píng)價(jià)需求，基于軟件測(cè)試度量指標(biāo)的質(zhì)量模型成為評(píng)估軟件測(cè)試質(zhì)量的有效手段。本文以軟件測(cè)試流程為驅(qū)動(dòng)，研究靜態(tài)測(cè)試度量元，總結(jié)軟件產(chǎn)品的測(cè)試度量指標(biāo)，結(jié)合ISO/ICE 25010模型，探索基于軟件測(cè)試度量指標(biāo)的質(zhì)量模型，建立軟件測(cè)試評(píng)價(jià)體系，以評(píng)估軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：軟件測(cè)試;軟件質(zhì)量;質(zhì)量度量

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）31-0012-03

Research on Quality Model Based on Software Test Metrics

LU Qian XIAO Lei QU Yanyu QIN Gaofeng

（SAIC GM Wuling Automobile Co.， Ltd.， Liuzhou Guangxi 545007）

Abstract： In view of the requirement of software product quality evaluation， the quality model based on software testing measurement index is an effective way to evaluate software testing quality.? Driven by the software testing process， this paper studies the static test metrics， summarizes the test metrics of software products， explores the quality model based on the software testing metrics combined with ISO/ICE 25010 model， and establishes the software testing evaluation system to evaluate the quality of software products.

Keywords： software testing;software quality;quality measures

軟件測(cè)試度量可以判斷測(cè)試的有效性和完整性，以量化產(chǎn)品質(zhì)量的程度，包括對(duì)開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)或生命周期過(guò)程中具有某個(gè)給定屬性的度的定量[1]。軟件度量指標(biāo)表示軟件產(chǎn)品或開(kāi)發(fā)過(guò)程的特征。軟件質(zhì)量模型已有許多成熟的定義，比較常見(jiàn)的有McCall模型、Boehm模型、ISO/ICE 25010模型等。ISO/ICE 25010軟件質(zhì)量模型建立在McCall和Boehm模型基礎(chǔ)上，加入了功能適用性、安全性和互用性，對(duì)軟件產(chǎn)品的內(nèi)部和外部質(zhì)量屬性能進(jìn)行有效識(shí)別，因此適用于大多數(shù)軟件工程系統(tǒng)[2]。

然而，隨著軟件質(zhì)量要求的不斷提升，傳統(tǒng)的軟件測(cè)試驗(yàn)證和質(zhì)量管理方法已無(wú)法滿足如今發(fā)展迅速的軟件產(chǎn)品，逐漸顯露出缺乏軟件測(cè)試質(zhì)量的有效度量指標(biāo)，無(wú)法量化評(píng)估軟件產(chǎn)品質(zhì)量等弊端，因此建立有效的軟件測(cè)試評(píng)價(jià)體系愈發(fā)緊迫。軟件測(cè)試質(zhì)量是由人、過(guò)程、工具共同決定的。軟件測(cè)試質(zhì)量影響產(chǎn)品質(zhì)量，而產(chǎn)品質(zhì)量依賴于軟件測(cè)試質(zhì)量[3]，其關(guān)系如圖1所示。將度量元和軟件測(cè)試度量指標(biāo)融入軟件質(zhì)量模型，有助于量化軟件測(cè)試評(píng)價(jià)體系，提高軟件測(cè)試有效性和完整性，評(píng)估和提升軟件產(chǎn)品質(zhì)量。

1 靜態(tài)測(cè)試度量元

靜態(tài)測(cè)試度量元是對(duì)代碼進(jìn)行檢查、對(duì)靜態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后評(píng)估代碼質(zhì)量的度量元素[4]。HIS Metrics是德國(guó)幾大汽車(chē)OME所倡導(dǎo)的靜態(tài)測(cè)試度量元，主要從軟件的復(fù)雜性、可維護(hù)性、可讀性的角度考察軟件質(zhì)量。HIS Metrics可直接由QAC工具按一定的規(guī)則規(guī)范檢測(cè)代碼并對(duì)代碼進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析后導(dǎo)出測(cè)試報(bào)告得到。HIS的關(guān)鍵度量元包括以下幾部分。

1.1 圈復(fù)雜度STCYC

圈復(fù)雜度的計(jì)算值是決策點(diǎn)數(shù)量加1。STCYC高意味著函數(shù)的模塊化不充分或函數(shù)內(nèi)邏輯較復(fù)雜。HIS指定的范圍是1～10，有限放寬到50，整個(gè)工程比例最多為15%。項(xiàng)目工程的圈復(fù)雜度即工程中所有函數(shù)的圈復(fù)雜度之和，下面分析其計(jì)算方式。

先計(jì)算單個(gè)函數(shù)的圈復(fù)雜度STCYC，其中[e]是決策點(diǎn)的數(shù)量，即

1.2 return語(yǔ)句個(gè)數(shù)STM19

通過(guò)return語(yǔ)句數(shù)量來(lái)計(jì)算模塊出口數(shù)。該度量元不考慮特定出口函數(shù)的調(diào)用，如exit（ ）。STM19少說(shuō)明代碼結(jié)構(gòu)好、運(yùn)行穩(wěn)定。HIS指定的范圍為0～1，有限放寬到1，整個(gè)項(xiàng)目占比為1%。

1.3 函數(shù)被調(diào)用的頻次STM29

統(tǒng)計(jì)某個(gè)函數(shù)被調(diào)用的次數(shù)，一個(gè)函數(shù)被調(diào)用的次數(shù)越多表明此函數(shù)越重要。該度量元是針對(duì)函數(shù)度量的，主要用來(lái)確定關(guān)鍵函數(shù)。

1.4 嵌套深度STMIF

STMIF表示代碼中控制流圖中最大的嵌套深度。嵌套深度小，說(shuō)明代碼復(fù)雜度低、可讀性高、白盒測(cè)試難度低。降低該值的辦法之一是將嵌套拆分成多個(gè)函數(shù)。HIS指定的范圍為0～4，有限放寬到10，整個(gè)項(xiàng)目最多占7%。

1.5 函數(shù)語(yǔ)句個(gè)數(shù)STST1

統(tǒng)計(jì)函數(shù)中的語(yǔ)句個(gè)數(shù)，作為程序可維護(hù)性的指標(biāo)。該值越大，表明語(yǔ)句越多，操作數(shù)和操作符越多，程序越難被理解，維護(hù)難度越高。

2 軟件測(cè)試度量指標(biāo)

軟件測(cè)試的重要作用之一是評(píng)估和保證軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通過(guò)不斷重復(fù)測(cè)試、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、修復(fù)缺陷的過(guò)程來(lái)提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量[5]。因此，需要有明確的度量指標(biāo)來(lái)衡量軟件測(cè)試質(zhì)量，進(jìn)而評(píng)估產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)軟件測(cè)試的特性，從進(jìn)度、成本、規(guī)模、測(cè)試質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量5個(gè)方面總結(jié)了度量指標(biāo)，如表1所示。

3 軟件質(zhì)量模型

ISO25010軟件質(zhì)量模型由8個(gè)特性（涵蓋31個(gè)子特性）組成，是軟件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的核心[6]。根據(jù)軟件生命周期，創(chuàng)新性地把軟件測(cè)試度量指標(biāo)和靜態(tài)測(cè)試度量元結(jié)合到ISO25010模型，建立軟件測(cè)試評(píng)價(jià)體系，如圖2所示，有效地量化評(píng)價(jià)軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。

ISO25010模型的功能正確性主要驗(yàn)證功能是否正確，可將測(cè)試通過(guò)率和有效缺陷率作為度量指標(biāo);功能完備性是檢驗(yàn)提供的功能是否完整，可用需求覆蓋率作為度量指標(biāo)之一;功能適合性是看所設(shè)計(jì)的功能是否滿足需求，可將需求通過(guò)率作為度量指標(biāo)。

可靠性是軟件在規(guī)定條件下有正常的功能、性能水平的程度，可將N次回歸故障率、缺陷修復(fù)率和缺陷密度作為衡量指標(biāo)，還可用平均無(wú)故時(shí)間、平均恢復(fù)時(shí)間、平均失效間隔時(shí)間等量化軟件產(chǎn)品的可靠性程度。

安全性是產(chǎn)品保護(hù)信息和數(shù)據(jù)的能力。效率性是在規(guī)定資源下可提供適當(dāng)性能的程度。這兩個(gè)特性與功能性和可靠性高度相關(guān)。根據(jù)相關(guān)規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)，需著重關(guān)注功能安全和資源可靠，可針對(duì)性地選取功能性和可靠性的度量指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

維護(hù)性和可移植性是維護(hù)或移植軟件的有效性和效率的程度。兼容性是軟件進(jìn)行信息交互的能力。靜態(tài)分析代碼時(shí)，可用HIS度量元作為初步度量指標(biāo)，再結(jié)合其他特性最終衡量。

易用性主要針對(duì)特定用戶在使用軟件產(chǎn)品時(shí)滿足他們滿意度要求的特定目標(biāo)的程度，這就要從不同的用戶角度出發(fā)，靈活進(jìn)行人為度量，因?yàn)閿?shù)據(jù)度量很難達(dá)到要求。

4 結(jié)語(yǔ)

軟件需求是軟件測(cè)試的本質(zhì)。軟件測(cè)試是軟件質(zhì)量的基石。軟件測(cè)試度量元和度量指標(biāo)結(jié)合到軟件質(zhì)量模型中，可用來(lái)量化評(píng)估軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。但是，評(píng)估軟件的質(zhì)量應(yīng)該是一個(gè)多維的球形，軟件測(cè)試有效性度量需要很強(qiáng)的實(shí)踐性研究。本文只是淺顯的表層模型探索，建立有效的軟件測(cè)試度量指標(biāo)體系不僅需要大量的知識(shí)積累，還需要在項(xiàng)目軟件測(cè)試中不斷進(jìn)行實(shí)踐研究。

參考文獻(xiàn)：

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[3]顧俊杰.淺談產(chǎn)品質(zhì)量模型在質(zhì)量評(píng)估中的應(yīng)用[J].核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量與質(zhì)量，2019（2）：45-50.

[4]榮志文，李嘉，蔡立志.基于圈復(fù)雜度的軟件測(cè)試方法研究[J].軟件產(chǎn)業(yè)與工程，2012（1）：45-48.

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