15、程序验证与测试：保障系统质量的关键策略

程序验证与测试：保障系统质量的关键策略

1. 测试的必要性与挑战

复杂系统需要进行测试以确保其按预期运行。然而，软件中的错误可能十分隐蔽，特别是在嵌入式系统中，由于专用硬件和实时响应性的要求，编程变得更具挑战性。幸运的是，有许多软件测试技术可帮助我们生成全面的测试集，以确保系统正常工作。

首先面临的问题是，进行多少测试才足够。显然，我们无法对程序的每一种可能输入组合进行测试。因此，我们需要合理的测试完整性标准。软件测试的一个重要贡献就是提供了有意义的完整性标准。遵循这些标准虽不能保证找出所有错误，但通过将测试问题分解为子问题并分析每个子问题，我们可以确定在合理时间内提供足够测试量的方法。

测试策略主要分为两种类型：
- 黑盒测试：在不查看程序内部结构的情况下生成测试用例。
- 白盒测试：根据程序结构生成测试用例。

这两种测试方法相互补充，以不同方式对程序进行测试。

2. 白盒测试

从程序源代码中提取的控制/数据流图是开发白盒测试的重要工具。为了充分测试程序，我们必须对其控制和数据操作进行测试。

执行和评估这些测试时，我们需要能够控制程序中的变量并观察计算结果，这与制造业测试类似。通常，我们可能需要修改程序以提高其可测试性。通过添加新的输入和输出，通常可以大幅减少查找和执行测试所需的工作量。无论测试什么，一个测试必须完成以下三个步骤：
- 为程序提供能触发我们感兴趣测试的输入。
- 执行程序以进行测试。
- 检查输出以确定测试是否成功。

以下是一个示例，展示了软件测试中可观测性和可控性的重要性：