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嵌入式軟件的覆蓋測試
摘要：覆蓋測試是驗證軟件功能結構正確性以及查找問題的非常重要的方法和手段，它要借助一定的工具才能取得較好的效果，滿足軟件在質量和時間上的雙重要求（純粹的人工測試工作量大、不方便、周期長）。如何利用好這方面比較成熟的工具，對其機理的研究及適應性改造是很重要。本文著重描述這類工具的工作機理，以及對嵌入式軟件測試的特殊要求，并以對自主知識產權嵌入式操作系統的測試為例進行說明。1 概述
軟件測試是很廣的概念。從其貫穿軟件生命周期全過程來看，測試可分為模塊測試、集成測試、系統測試等階段。測試還可分為靜態檢查和動態運行測試兩大類。在動態運行測試中，又可有基于程序結構的白盒測試（或稱為覆蓋測試）和基于功能的黑盒測試。測試不僅關注程序的功能，還有性有測試、強度測試等等。
要達到比較好的測試效果，除了要有周全的測試計劃、
可控的測試過程、測試人員豐富的經驗外，還需要借助一些行之有效的輔助工具，尤其在當今軟件規模日益龐大、測試工作量成倍增加的情況下。對應上述的測試分類情況，測試工具可劃分為：支持對程序源代碼進行靜態規則檢查和質量評估的靜態分析工具、支持對程序單元進行動態覆蓋測試的工具、對軟件系統的整體運行性能進行測試的工具。另外，還有一些特殊用途的或專用工具，如協議測試儀、內存檢測工具等。這些工具都有較為成熟的商業化產品，也可通過自行開發的方式獲得。
本文具體討論了對一類特殊的系統軟件——嵌入式實時操作系統——進行覆蓋測試的情況。內容涉及對這類軟件特性的研究、測試的難點和特點、對現有測試工具的適應性改造和測試實例說明。
2 軟件覆蓋測試
覆蓋是一種白盒測試方法，測試人員必須擁有程序的規格說明和程序清單，以程序的內部結構為基礎，來設計測試案例。其基本準則是則測試案例來盡可能多地覆蓋程序的內部邏輯結構，發現其中的錯誤和問題。所以，覆蓋測試一般應用在軟件測試的早期，即單元測試階段。
覆蓋的幾種方法或策略如表1所列。
表1 幾種典型的覆蓋策略
從以上簡要介紹可看出，這幾種覆蓋策略的嚴格程序有如下趨勢：
其它一些覆蓋策略還包括：修改的條件/判斷覆蓋（通常簡稱為MCDC）、路徑覆蓋、函數覆蓋、調用覆蓋、線性代碼順序和跳轉覆蓋、數據流覆蓋、目標代碼分支覆蓋、循環覆蓋、關系操作符覆蓋等。隨著軟件規模的增長，實現全面的覆蓋所需的測試案例的數目也越來越龐大，因此根據被測軟件對象的特點選擇適當的覆蓋策略是非常重要的；同時，要確定合理測試目標，達到100%的覆蓋往往要付出很大的代價，應該同形式化評審等方法結合，以發現更多的軟件故障。
3 覆蓋測試工具
要取得較好的覆蓋測試效果，需要借助一定的工具軟件。這些工具軟件一般具備如下的功能特點，可彌補人為測試的缺陷：
①分析軟件內部結構，幫助制定覆蓋策略及設計測試案例；
②與適當的編譯器結合，對被測軟件實施自動插裝，以便在其運行過程中生成覆蓋信息并收集這些信息；
③根據搜集的覆蓋信息計算覆蓋率，幫助測試人員找到未被覆蓋的軟件部位，以改進測試案例提高覆蓋率。
在利用工具進行動態覆蓋測試時，需要3個要素：測試用例、插裝過的被測代碼、搜集覆蓋信息并進行分析的工具本身。代碼插裝由工具自動完成，通過執行測試用例，再由工具搜集覆蓋信息并進行分析，就可以看到覆蓋率指標了。圖1展示實現覆蓋測試的基本過程。
4 嵌入式軟件的覆蓋測試原理
嵌入式軟件的開發與通用軟件很大的不同點在于，需要采用交叉開發的方式：開發工具運行在軟硬件配置豐富的宿主機上，而嵌入式應用程序運行在軟硬件資源相對缺乏的目標機上。對于這類軟件的測試也存在著同樣的問題：測試工具運行在宿主機上，測試所需要的信息在目標機上產生，并通過一定的物理/邏輯連接傳輸到縮主機上，由測試工具接收。因此，嵌入式軟件測試的一個重要問題是建立宿主機與目標機之間的物理/邏輯連接，解決數據信息的傳輸問題。
嵌入式軟件覆蓋測試的基本原理如圖2所示。
在目標機方，插裝過的被測應用程序將覆蓋信息發送到消息隊列中，一個專門的任務負責在適當的時候將這些信息發送到宿主機方。縮主機方有專門的模塊負責接收覆蓋信息。并交給分析工具分析和在線動態顯示覆蓋率的增長情況。
支持嵌入式軟件覆蓋測試的工具應解決如下2方面的關鍵問題：
*與嵌入式操作系統的結合
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