C程序自动测试方法

C程序自动测试方法

【摘要】针对C语言的特点，提出了在Win XP/NT平台上对C源程序进行实时测试的原理、方法。在程序控制流适当的地方插入一探针函数调用，实时收集程序运行时刻信息，研究的结果对程序员的测试有极大的帮助，为程序优化提供了大量有用的信息。

【关键词】自动测试；静态测试；算法

１问题的提出

随着装备自动化程度的不断提高，计算机的应用越来越普遍，为了提高软件开发的效率、可靠性，必须用一种系统的方法对开发的软件进行评估，度量其可靠性，并自动对软件进行测试，找出软件中存在的缺陷或错误。C语言作为一种高级开发语言，具有通用性好，编程效率高，编程灵活，移植性好，因此C语言被选为各种装备软件开发的重要语言之一。装备的可靠性、可用性对软件的可靠性要求越来越高，如何度量软件的可靠性、对软件进行自动测试的任务迫在眉睫。正是为了提高软件的可靠性，对C语言编制的软件进行自动测试，以期找出软件中潜在的错误和缺陷，并协助程序员修改错误，提高软件的质量和开发效率。

对C语言编制程序进行控制流分析，并在源程序的适当地方插入一函数调用，使其在运行时刻收集程序的运行信息。帮助程序员设计测试用例，显示程序的运行过程，判断程序的执行情况，协助其改正错误。测试程序可作为软件测试的一种工具，将提高测试效率，保证软件的质量，把程序员从低级的、重复的劳动中解放出来，将主要精力放在软件的开发和设计上，成倍地提高生产率[3] [6]。

2自动测试目标和算法

2.1自动测试及其目标

基于被测试程序是否执行，可以把软件测试分为静态测试和动态测试。静态测试只分析被测试程序，如包含哪些语句，哪些函数或模块，函数之间的调用关系，标识符的引用关系等。而动态测试则收集程序运行时刻信息：如哪些路径被执行，每个路径执行的时间，每个变量在某一时刻的值，每个分支被执行时的条件等[4][5]。

动态测试的一般方法是，在被测试的程序里适当的地方插入信息收集函数(或称探针)，再对源程序进行编译、运行，当程序运行到收集函数时，由收集函数往数据库中更新内容，然后由一个事后处理函数对数据库进行分析、统计、显示[2][9]。

需要完成以下目标：以WinXP/NT作为软件运行的平台，采用GUI(Graphics User Interface)，针对VC6.0+的程序进行测试，分析出控制流图，并在屏幕上画出控制流图，实时跟踪控制流图中哪些弧被经历过，经历的次数是多少，每次经历的时间是多少；显示每个节点对应的源代码；当前运行的代码加亮显示；源代码中的关键字、注释醒目地显示等[1]。

2.2动态测试的算法

编程语言采用Delphi，数据库选单机版的Paradox。

算法思路

自动对VC6.0+的.DSW(Develop Studio Workshop)文件进行分析，从.DSW文件中分析出它所包含的工程文件.DSP(Develop Studio Project)，一个.DSW文件中可能包含多个.DSP文件。然后逐个对.DSP文件进行分析，找出每个工程文件中包含的.C、.CPP文件，再对.C、.CPP文件逐一进行分析。在对.C、.CPP文件进行分析时，首先找出每个文件中所包含的函数，然后对每个函数进行分析。在分析过程中，边分析，边记录，同时在函数的适当地方插入探针[7][8]。

（１）dsw、.dsp文件分析

.dsw、.dsp文件为文本格式，用任何编辑器打开均可阅读其内容，稍加浏览即可明白其格式，不在此赘述。

１）.dsw文件分析

ａ．从.dsw文件中分析出.dsp文件名

ｂ．分析.dsp文件

ｃ．重复1)直到所有的.dsp文件分析完毕

２）.dsp文件分析

ａ．从.dsp文件中分析出.C或.CPP文件名

ｂ．分析该文件

ｃ．重复1)直到所有的.C或.CPP文件分析完毕

（2）C或.CPP文件分析

１）将源文件切分为一系列的Token串，存入一表中

２）从Token表中过滤掉注释部分，如/*…*/、//…

３）从Token表中过滤掉”…”部分，并考虑串中可能存在转义字符“\””。

４）从Token表中搜索并计算下列关键字所处的行、列，并存入另一表List 中：break、case、continue、default、do、else、for、goto、if、return、switch、while、{、}

５）从List表中搜索并处理goto关键字，并把goto的目的地址(行、列等信息)仍存入List表中，相关信息存入goto预处理表中

６）将List表按行、列的升序排序

７）对List分析得到控制流信息，在分析时，在源程序的适当地方插入探针。

（3）源文件Token化

利用了从Internet上收集到的一个控件TTokenList，设置好该控件的属性：１）与源程序对应的流式文件TFileStream的一个实例；２）分隔符属性，其设置方式是将布尔数组下标0~255对应的单元初始化，每个单元和一个ASCII码对应，若某个ASCII码为分隔符，则以该ASCII码的序号为下标，该下标对应的单元设置为true

１）指针指向Token表头

２）判断是否为/符号，若是转３），否则指针+1，重复２）直到Token尾部结束。

３）判断是否为*，否转５）

４）对/*…*/进行处理，处理完后转２）

５）判断是否为/，若是转６），否则转２）

６）处理//…直到换行符，处理完后转２）

（5）滤掉”…”部分

为了不影响对关键字的判断处理，还必须过滤掉”…”部分

１）指针指向Token表头

２）是”符号吗？是转３），否则指针+1，重复２）直到Token 尾部结束。

３）若是\字符，判断下一字符是否为”，若是则虑掉这两个字符，否则下一字符为”时结束过滤，转２）继续

（6）搜索关键字

因关键字有多个，若把每个Token和所有的关键字进行比较，将十分费时，因此，笔者考虑了一种较为有效的方法。一般编程语言中均提供了在某字符串中搜索字串的函数，若能成功匹配，返回其位置，否则返回-1或其它的值。但存在一种情况：Token中的串是关键字的子串，该如何处理这种情况？笔者的解决办法是：把每个关键字按升序排序，把所有的关键字串结成一个串，每个关键字之间插入分隔符，分隔符是关键字中所包含的字符以外的其它任意字符。为了简化处理，在串的头部和尾部也加上分隔符。因此，若某个Token为该串的子串，根据返回值，判断子串的头部和尾部是否同时为分隔符，若是则是一个关键字，否则仅为一般标识符。这种方法避免了采用关键字树等复杂的数据结构和算法，编程较为简单。笔者查看了Delphi中Pos函数的源代码，它采用了汇编代码，所以其运行效率十分高[3]。