软件工程思想-第12部分

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p…》Func（）；//　p是“野指针”，程序出错
　　｝

6。2。4　使用const
在定义一个常量时，const比　#define更加灵活。用const定义的常量含有数据类型，该常量可以参与逻辑运算。例如：
constint　LENGTH　=　100；//　LENGTH是int类型
constfloatMAX=100；//　MAX是float类型
#defineLENGTH　　100//　LENGTH　无类型
#defineMAX　100//　MAX　无类型

除了能定义常量外，const还有两个“保护”功能：
　　一、强制保护函数的参数值不发生变化
以下程序中，函数f不会改变输入参数name的值，但是函数g和h都有可能改变name的值。
void　f（String　　s）；//　pass　by　value
void　g（String　&s）；//　pass　by　referance
void　h（String　*s）；//　pass　by　pointer
main（）
　　｛
String　　name=“Dog”；
f（name）；//　name的值不会改变
g（name）；//　name的值可能改变
h（name）；//　name的值可能改变
　　｝

对于一个函数而言，如果其‘&’或‘*’类型的参数只作输入用，不作输出用，那么应当在该参数前加上const，以确保函数的代码不会改变该参数的值（如果改变了该参数的值，编译器会出现错误警告）。因此上述程序中的函数g和h应该定义成：
void　　g（const　String　&s）；
void　　h（const　String　*s）；

　　二、强制保护类的成员函数不改变任何数据成员的值
以下程序中，类stack的成员函数Count仅用于计数，为了确保Count不改变类中的任何数据成员的值，应将函数Count定义成const类型。
class　Stack
　　｛
　　public：
void　push（int　elem）；
void　pop（void）；
intCount（void）　　const；//　const类型的函数
　　private：
intnum；
intdata＇100＇；
　　｝；

int　Stack：：Count（void）　　const
　　｛
＋＋　num；//　编译错误，num值发生变化
　　pop（）；//　编译错误，pop将改变成员变量的值
　　return　num；
｝

6。2。5　其它建议
（1）不要编写一条过分复杂的语句，紧凑的C＋＋/C代码并不见到能得到高效率的机器代码，却会降低程序的可理解性，程序出错误的几率也会提高。
（2）不要编写集多种功能于一身的函数，在函数的返回值中，不要将正常值和错误标志混在一起。
（3）不要将BOOL值TRUE和FALSE对应于1和0进行编程。大多数编程语言将FALSE定义为0，任何非0值都是TRUE。Visual　C＋＋将TRUE定义为1，而Visual　Basic则将TRUE定义为…1。示例程序如下：
　　BOOLflag；
…
if（flag）｛　//　do　something　｝//　正确的用法
if（flagTRUE）｛　//　do　something　｝//　危险的用法
if（flag1）｛　//　do　something　｝//　危险的用法
if（！flag）｛　//　do　something　｝//　正确的用法
if（flagFALSE）　｛　//　do　something　｝//　不合理的用法
if（flag0）｛　//　do　something　｝//　不合理的用法

（4）小心不要将“=　=”写成“=”，编译器不会自动发现这种错误。
（5）不要将123写成0123，后者是八进制的数值。
（6）将自己经常犯的编程错误记录下来，制成表格贴在计算机旁边。

6。3　　小　结

C＋＋/C程序设计如同少林寺的武功一样博大精深，我练了8年，大概只学到二三成。所以无论什么时候，都不要觉得自己的编程水平天下第一，看到别人好的技术和风格，要虚心学习。
本章的内容少得可怜，就象口渴时只给你一颗杨梅吃，你一定不过瘾。我借花献佛，推荐一本好书：Marshall　P。　Cline著的《C＋＋　FAQs》＇Cline　1995＇。你看了后一定会赞不绝口。
　　会编写C＋＋/C程序，不要因此得意洋洋，这只是程序员基本的技能要求而已。如果把系统分析和系统设计比作“战略决策”，那么编程充其量只是“战术”。如果指挥官是个大笨蛋，士兵再勇敢也会吃败仗。所以我们程序员不要只把眼光盯在程序上，要让自己博学多才。我们应该向北京胡同里的小孩们学习，他们小小年纪就能指点江山，评论世界大事。
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第七章　　测试与改错

　　编程大师说：“任何一个程序，无论它多么小，总存在着错误。”
　　　初学者不相信大师的话，他问：“如果一个程序小得只执行一个简单的功能，那会怎样？”
　　　“这样的一个程序没有意义，”大师说，“但如果这样的程序存在的话，操作系统最后将失效，产生一个错误。”
　　　但初学者不满足，他问：“如果操作系统不失效，那么会怎样？”
　　　“没有不失效的操作系统，”大师说，“但如果这样的操作系统存在的话，硬件最后将失效，产生一个错误。”
　　　初学者仍不满足，再问：“如果硬件不失效，那么会怎样？”
　　大师长叹一声道：“没有不失效的硬件。但如果这样的硬件存在的话，用户就会想让那个程序做一件不同的事，这件事也是一个错误。”
　　　没有错误的程序世间难求。＇James　1999＇
　　　
　　　错误是一种严重的程序缺陷。测试的目的是为了发现尽可能多的缺陷，并期望通过改错来把缺陷统统消灭，以期提高软件的质量。但关于测试与改错实在没有什么高明的方法值得大书特书，也不能表现出程序员的聪明才智。相反地，它们带来了更多的牢骚与痛苦。因此在教学和开发实践中，测试与改错总是被当作万般无奈的工作踢到角落里。
　　　医生可以把他的错误埋葬在地下了事，但程序员不能。我们必须要学会测试与改错，并且把测试与改错工作做好。
　　　
7。1　对测试的理解

　　　测试的道理并不深奥，计算机专业人员都应该明白。但就是这么简单的事，计算机专业的博士们也未必都已经理解。
　　　有一天，一位比我聪明，编程比我快，学习能力比我强的计算机专业博士生恭恭敬敬地请我坐好，并且史无前例地削了苹果请我吃，为的是向我请教“软件工程”问题。你必定以为这位仁兄好学之极。非也，我和他同事三年来从未探讨过“软件工程”问题。只因为他明天要去应聘，参加面试，生怕被人问倒，就央我当晚为他恶补一把“软件工程”。他还特地问我“什么是白盒测试和黑盒测试？应该由谁来执行？”（有公司曾经这样面试应聘者）当我解释完测试的道理时，他叹了一口气说：“这些玩意儿我读大学十年来都没搞过，怎么能讲得出道理来。唉，就去碰碰运气吧。”我有“兔死狐悲”的感觉。我们这一群博士生三年来尽干些自欺欺人的事，到毕业时学问既不深也不博。个个意志消沉，老气横秋。长此以往，总有一天招聘会的大门前将贴出标语“博士与狗不得入内”。
　　　以下是关于测试的几个重要观念。

7。1。1　测试的目的
　　　测试的目的是为了发现尽可能多的缺陷。
　　　这里缺陷是一种泛称，它可以指功能的错误，也可以指性能低下，易用性差等等。测试总是先假设程序中存在缺陷，再通过执行程序来发现并最终改正缺陷。理解测试的目的是个很重要的意识问题。如果说测试的目的是为了说明程序中没有缺陷，那么测试人员就会向这个目标靠拢，因而下意识地选用一些不易暴露错误的测试示例。这样的测试是虚假的。
　　　目前高校的科技成果鉴定会普遍存在类似的虚假现象。我在读硕士时就亲身经历过这样的事。我们的项目是研究集成电路制造过程中的成品率问题。当时国内大多数工厂的集成电路成品率只有百分之几，我编写的示例程序可以将集成电路的成品率优化到98％。示例效果是如此的好，以致一位评委（某厂的总工程师）不无讽刺地说：“采用你们的成果，我们可要发大财了。”这个项目就轻易地通过了鉴定，并且不久后获得了电子工业部科技进步二等奖。这就象在考试时通过作弊取得了好成绩而被表扬。我那时尚且纯真，羞愧之余，不禁对高校科研成果的水平和真实性大失所望（现在我已不再失望，因为很少抱希望）。
　　　一个成功的测试示例在于发现了至今尚未发现的缺陷。
　　　测试并不仅是个技术问题，更是个职业道德问题。
　　　
7。1。2　测试的心理要求
　　　测试主要是由人而不是由机器执行，这就不免与心理因素相关。为了测试的真实性，对测试的心理要求是“无情”。这似乎太残酷了。开发人员不能很好地测试自己的程序是因为做不到无情。而测试人员如果做到了无情却会引起开发人员的愤怒，遭人白眼。
　　　尽管已经明白了测试的目的是为了发现尽可能多的缺陷，但当测试人员真的发现了一堆缺陷时，却不可乐颠颠地跑去恭喜那个倒霉的开发者，否则会打架的。
　　　
7。1。3　测试的真理
　　　测试只能证明缺陷存在，而不能证明缺陷不存在。
　　　这个真理告诉我们，对于一个复杂的系统而言，无论采取什么样的测试手段都不能证明缺陷已经不复存在。“彻底地测试”只是一种理想。在实践中，测试要考虑时间、费用等限制，不允许无休止地测试。
　　　
7。1。4　测试与质量的关系
　　　测试有助于提高软件的质量，但是提高软件的质量不能依赖于测试。测试与质量的关系很象在考试中“检查”与“成绩”的关系。
　　　学习好的学生，在考试时通过认真检查能减少因疏忽而造成的答题错误，从而“提高”了考试成绩（取得他本来就该得的好成绩）。
　　　而学习差的学生，他原本就不会做题目，无论检查多么细心，也不能提高成绩。
　　　所以说，软件的高质量是设计出来的，而不是靠测试修补出来的。
　　　
　7。2　测试人员的选择

　　测试需要开发人员参与吗？
　　测试需要独立的测试小组吗？
　　测试需要用户参与吗？
　　让我们先看一看Microsoft公司关于测试的经验教训，再回答上述问题。

7。2。1　Microsoft公司的经验教训
　　在80年代初期，Microsoft公司的许多软件产品出现了“Bug”。比如，在1981年与IBM　PC机一起推出的BASIC软件，用户在用“。1”（或者其他数字）除以10时，就会出错。在FORTRAN软件中也存在破坏数据的“Bug”。由此激起了许多采用Microsoft操作系统的PC厂商的极大不满，而且很多个人用户也纷纷投诉。
　　Microsoft公司的经理们发觉很有必要引进更好的内部测试与质量控制方法。但是遭到很多程序设计师甚至一些高级经理的坚决反对，他们固执地认为在高校学生、秘书或者外界合作人士的协助下，开发人员可以自己测试产品。在1984年推出Mac机的Multiplan（电子表格软件）之前，Microsoft曾特地请Arthur　Anderson咨询公司进行测试。但是外界公司一般没有能力执行全面的软件测试。结果，一种相当厉害的破环数据的“Bug”迫使Microsoft公司为它的２万多名用户免费提供更新版本，代价是每个版本10美元，一共化了20万美元，可谓损失惨重。
　　痛定思痛后，Microsoft公司的经理们得出一个结论：如果再不成立独立的测试部门，软件产品就不可能达到更高的质量标准。IBM和其它有着成功的软件开发历史的公司便是效法的榜样。但Microsoft公司并不照搬IBM的经验，而是有选择地采用了一些看起来比较先进的方法，如独立的测试小组，自动测试以及为关键性的构件进行代码复查等。Microsoft公司的一位开发部门主管戴夫·穆尔回忆说：“我们清楚不能再让开发部门自己测试了。我们需要有一个单独的小组来设计测试，运行测试，并把测试信息反馈给开发部门。这是一个伟大的转折点。”
　　但是有了独立的测试小组后，并不等于万事大吉了。自从Microsoft公司在1984年与1986年之间扩大了测试小组后，开发人员开始“变懒”了。他们把代码扔在一边等着测试，忘了唯有开发人员自己才能阻止错误的发生、防患于未来。此时，Microsoft公司历史上第二次大灾难降临了。原定于1986年７月发行的Mac机的Word　3。0，千呼万唤方于1987年2月问世。这套软件竟然有700多处错误，有的错误可以破坏数据甚至摧毁程序。一下子就使Microsoft名声扫地。公司不得不为用户免费提供升级版本，费用超过了100万美元。＇Cusumano　1995＇

7。2。2　测试人员的分工
　　从Microsoft公司的教训中可知，公司内部对产品的测试（称为α测试），需要开发人员与独立的测试小组共同参与。开发人员应该执行“白盒”测试，即测试源程序的逻辑结构以及实现细节（“白盒”是指看得见程序的内部结构）。而独立测试小组应该执行“黑盒”测试，即按照规格说明来测试程序是否符合要求（“黑盒”是指看不见程序的内部结构）。比如在测试一个模块时，“白盒”测试方法要对模块的所有代码进行单步跟踪测试。而“黑盒”测试方法只需测试模块的接口是否符合要求，它关心程序的外部表现而不是内部的实现细节。
　　小型的软件公司可能没有条件设立独立的测试小组，也有可能测试小组人员不多而忙不过来。这时，可以让开发小组的成员相互测试对方的程序。
　　这里要强调的是，α测试不能依赖于开发人员或者测试小组中的任意一方，必须是双方共同参与。“白盒测试”必须由开发者自己执行，因为别的测试人员无法了解到程序的内部实现细节。而“黑盒测试”必须由独立的测试人员执行，因为开发者难以做到客观、公正。开发者在测试自己的程序时存在一些弊病：
（1）开发者对自己的程序印象深刻，并总以为是正确的（自信是应该的）。倘若在设计时就存在理解错误，或因不良的编程习惯而流下隐患，那么他本人很难发现这类错误。
（2）开发者对程序的功能、接口十分熟悉，他自己几乎不可能因为使用不当而引发错误，这与大众用户的情况不太相似，所以自己测试程序难以具备典型性。
　　（3）程序设计有如艺术设计，开发者总是喜欢欣赏程序的成功之处，而不愿看到失败之处。让开发者去做“蓄意破坏”的测试，就象杀自己的孩子一样难以接受。即便开发者非常诚实，但“珍爱程序”的心理让他在测试时不知不觉地带入了虚假成份。
　　软件产品正式发行前，在公司外部邀请一些用户对产品进行测试，称为β测试。β测试的涉及面最广，最能反映用户的真实愿望，但花费的时间最长，不好控制。一般地，软件公司与β测试人员之间有一种互利的协议。即β测试人员无偿地为软件公司作测试，定期递交测试报告，提出批评与建议。而软件公司将向β测试人员免费赠送或者以很大的优惠价格发行软件的正式版本。

7。3　测试的主要内容与常用方法
　　　
　　有一次文学考试，问高尔基是哪国人。一考生乐极而吟：“尔基啊尔基，你若不姓高，我怎知你是中国人。”这是一种瞎猜法。如果这种方法用于软件测试，人累死也测不出什么结果来。
　　不论是对软件的模块还是整个系统，总有共同的内容要测试，如正确性测试，容错性测试，性能与效率测试，易用性测试，文档测试等。“白盒测试”是指开发人员从程序内部对上述内容进行测试，而“黑盒测试”是指独立的测试人员从程序外部对上述内容进行测试。很多软件工程教材讲述了各种各样的测试方法并例举了不少示例＇Pressman　1997＇　＇Sommerville　1992＇　＇杨文