Покрытие программного кода

19.2.3. Анализ покрытия

Целью анализа полноты покрытия кода является выявление участков кода, которые не выполняются при выполнении тестовых примеров. Тестовые примеры, основанные на требованиях, могут не обеспечивать полного выполнения всей структуры кода. Поэтому для улучшения покрытия проводится анализ полноты покрытия кода тестами и, при необходимости, дополнительные проверки, направленные на выяснение причины недостаточного покрытия, а также определение необходимых действий по его устранению. Обычно анализ покрытия выполняется с учетом следующих соглашений.

1. Анализ должен подтвердить, что полнота покрытия тестами структуры кода соответствует требуемому виду покрытия и заданному минимально допустимому проценту покрытия.
2. Анализ полноты покрытия тестами структуры кода может быть выполнен с использованием исходного текста, если программное обеспечение не относится к уровню A. Для уровня А необходимо проверить объектный код, сгенерированный компилятором, чтобы установить, трассируется ли он в Исходный текст или нет. Если Объектный код не трассируется в Исходный текст, должны быть проведены поверки объектного кода на предмет правильности генерации последовательности команд. Примером объектного кода, который напрямую не трассируется в Исходный текст, но генерируется компилятором, может быть проверка выхода за заданные границы массива.
3. Анализ должен подтвердить правильность передачи данных и управления между компонентами кода.

Анализ полноты покрытия тестами может выявить часть исходного кода, которая не исполнялась в ходе тестирования. Для разрешения этого обстоятельства могут потребоваться дополнительные действия в процессе проверки программного обеспечения. Эта неисполняемая часть кода может быть результатом:

1. недостатков в формировании тестовых примеров или тестовых процедур, основанных на требованиях. В этом случае должны быть дополнен набор тестовых примеров или изменены тестовые процедуры для обеспечения покрытия упущенной части кода. При этом может потребоваться пересмотр метода (методов), используемого для проведения анализа полноты тестов на основе требований;
2. неадекватности в требованиях на программное обеспечение. В этом случае должны быть модифицированы требования на программное обеспечение, разработаны и выполнены дополнительные тестовые примеры и тестовые процедуры;
3. "мертвого" кода. Этот код должен быть удален, и проведен анализ для оценки эффекта удаления и необходимости перепроверки;
4. дезактивируемого кода. Для дезактивируемого кода, который не предполагается к выполнению в каждой конфигурации, сочетание анализа и тестов должно продемонстрировать возможности средств, которыми непреднамеренное исполнение такого кода предотвращается, изолируется или устраняется. Для дезактивируемого кода, который выполняется только при определенных конфигурациях, должна быть установлена нормальная эксплуатационная конфигурация для исполнения этого кода, и для нее должны быть разработаны дополнительные тестовые примеры и тестовые процедуры, удовлетворяющие целям полноты покрытия тестами структуры кода;
5. избыточности условия. Логика работы такого условия должна быть пересмотрена. Например, в условии if(A && B || !B) принципиально невозможно проверить, что часть условия A && B будет равна False в случае, когда A=True и B=False, так как вторая часть условия (!B) будет равна True и общий результат логического выражения будет True ;
6. защитного кода. Эта часть кода используется для предотвращения исключительных ситуаций, которые могут возникнуть в процессе работы программы. Как пример, это может быть ветка default в операторе выбора switch, причем входное условие оператора switch может принимать определенные значения, которые он описывает, и как следствие, ветка default никогда не будет выполнена.

19.2.4. Отчеты о покрытии программного кода

19.2.4.1. Отчеты о покрытии и их связь с другими типами проектной документации

Данные о степени покрытия помещаются в отчеты о покрытии, генерируемые при выполнении тестов инструментальными средствами, поддерживающими процесс тестирования, т.е. по сути генерируются средой тестирования. Формат отчетов о покрытии обычно единый внутри проекта или нескольких проектов и часто зависит от особенностей инструментальных средств тестирования.

В отчете о покрытии в стандартизированной форме указываются участки программного кода тестируемой системы (или ее части), которые не были выполнены во время выполнения тестовых примеров, т.е. не были покрыты тестами. Причины непокрытия анализируются тестировщиками, по результатам анализа составляются отчеты о проблемах и запросы на изменение – документы, где описывается объекты разработки, которые необходимо изменить, и причины этих изменений. (рис. 19.1)

Рис. 19.1. Генерация отчета о покрытии и изменения по результатам его анализа

Недостаточное покрытие может свидетельствовать о неполноте системы тестов или тест-требований, в этом случае в запросе об изменении указывается на необходимость расширения системы тестов или тест-требований. Другой причиной недостаточного покрытия могут быть участки защитного кода, которые никогда не выполнятся даже в случае нештатной работы системы. В этом случае в запросе на изменение указывается на необходимость модификации исходных текстов либо отмечается, что для этого участка программной системы не требуется покрытие. В качестве третьей причины недостаточного покрытия может выступать рассогласование требований и программного кода системы, в результате которого в коде могут остаться неиспользуемые более участки либо, наоборот, появиться участки, рассчитанные на будущее (и реализующие функциональность, не описанную в требованиях). В этом случае в запросе на изменение указывается на необходимость модификации требований и/или кода системы для приведения их в согласованное состояние.

19.2.4.2. Возможные формы отчетов о покрытии

Типичный отчет о покрытии представляет собой список структурных элементов покрываемого программного кода (функций или методов), содержащий для каждого структурного элемента следующую информацию:

1. название функции или метода;
2. тип покрытия (по строкам, по ветвям, MC/DC или иной);
3. количество покрываемых элементов в функции или методе (строк, ветвей, логических условий);
4. степень покрытия функции или метода (в процентах или в абсолютном выражении);
5. список непокрытых элементов (в виде участков непокрытого программного кода с номерами строк).

Кроме того, отчет о покрытии содержит заголовочную информацию, позволяющую идентифицировать отчет, и общий итог – общую степень покрытия всех функций, для которых собирается информация о покрытии.

Отчет о покрытии может создаваться либо для всех функций или методов программного модуля или всего проекта, либо выборочно для определенных функций или методов.

В случае, если размер функций, для которых генерируется выборочный отчет, невелик, может применяться другая форма отчета о покрытии, в котором покрытый и непокрытый программный код выделяются различными цветами. Такая форма неприменима для покрытия ветвей и логических условий, но может использоваться для покрытия по строкам.

19.2.4.3. Покрытие на уровне исходных текстов и на уровне машинных кодов

В некоторых случаях инструментальные средства сбора покрытия анализируют покрытие программного кода тестами не на уровне исходных текстов системы, а на уровне машинных инструкций. В этом случае степень покрытия зависит и от того, какой исполняемый код генерируется компилятором.

Поскольку степень покрытия может меняться в зависимости от оптимизации при генерации кода, в некоторых случаях даже при полном выполнении всех операторов языка высокого уровня, на котором написана программная система, не удается достичь полного покрытия на уровне исполняемого кода.

Сбор информации о покрытии на уровне исполняемого кода наиболее часто применяется в высококритичных программных системах, где не допускается наличия "мертвого" исполняемого кода, который потенциально может привести к сбою или отказу во время работы системы. К таким системам, в первую очередь, можно отнести авиационные бортовые системы, медицинские системы и системы обеспечения безопасности информации.