Давыдов В.Г. - Программирование и основы алгоритмизации - 2003

П.4.3. Тестирование программного проекта

Как и любой другой продукт производства, программа перед использованием должна быть тщательно проверена. Этот этап явля­ ется едва ли не самым сложным во всем процессе создания про­ граммы - необходимо учесть все варианты ее поведения. Поэтому его нужно начинать не после завершения отладки, а одновременно с разработкой алгоритма.

Одним из путей проверки или тестирования программы явля­ ется ее выполнение по одному разу с каждой из возможных комби­ наций входных данных — т.е. тестирование с использованием зара­ нее подготовленного набора контрольных примеров.

Требования к контрольным примерам. Какие же требования следует предъявить к контрольным примерам?

Таких требований всего два.

•Набор контрольных примеров должен быть достаточным, чтобы показать выполнение всех требований технического задания

иобеспечить полную проверку программного проекта — протестиро­ вать все ветви, имеющиеся в программе.

•Контрольные примеры должны быть простыми в том смыс­ ле, чтобы анализ ожидаемых результатов был несложным (примеры должны быть небольшой размерности со значениями исходных дан­ ных, удобными для анализа).

Отметим, что создание достаточного и простого набора кон­

трольных примеров является нетривиальной задачей.

Структура контрольного примера. Структура контрольного примера может быть, например, следующей:

•цель примера;

•исходные данные (для примеров с нормальным завершением привести ссылку на листинг файла данных) или как моделировать ошибку (для примеров с аварийным завершением);

•анализ ожидаемых результатов (для примеров с нормальным за­

	вершением - анализ ожидаемых результатов в точках останова);
•	полученные результаты, выводы (для примеров с нормальным за­
	вершением привести ссылку на листинг файла результатов).
	Выбор точек	останова.	При выборе точек останова	можно
руководствоваться следующими основными правилами:
•	точки останова	следует	выбирать после выполнения	каждой

420

функции программного проекта (в них следует проверить результаты работы функции);

•если декомпозиция задачи выполнена не очень удачно и функция получилась большой (более страницы текста), то следует в ее теле выбрать промежуточные точки останова, разбив тело функции на функционально законченные части;

•если функция была отлажена ранее, то после нее точку останова выбирать не следует;

•если функция результаты своей работы выводит в файл на маг­ нитном диске, на экран или на принтер, то после такой функции точки останова тоже не нужны.

Методика тестирования программы для контрольных примеров с нормальным завершением.

При тестировании программы выполняются следующие шаги.

•Программа запускается до первой точки останова так, как это указывалось выше. Если полученные машинные результаты сов­ падают с результатами анализа, приведенного в контрольном при­ мере, то аналогично программа запускается до следующей точки ос­ танова и т.д.

•Если в очередной точке останова машинные результаты от­ личаются от ожидаемых, то текущий сеанс отладки с помощью ко­

манды Debug I Stop Debugging (IDE MS Visual Studio C++ 6.0) или Run I Program Reset (IDE Borland C++ 3.1) прекращается. Програм­ ма повторно запускается до последней точки останова с хорошими результатами и с этого места выполняется по шагам с проверкой по­ лученных результатов (выполняется трассировка ошибочного участ­ ка). По результатам пошаговой проверки обнаруживается ошибка и текущий сеанс отладки также прекращается. Затем в исходный текст программы вносятся необходимые исправления и трассировка оши­ бочного участка повторяется. Этот процесс заканчивается после ис­ правления ошибок, о чем будет свидетельствовать получение в оче­ редной точке останова ожидаемых результатов.

Приложение П.5. Рекомендации по созданию

многофайлового программного проекта с несколькими функциями и пример оформления

исходного текста.

П.5.1. Спецификация программного проекта

Работа над программным проектом начинается с разработки

421

его спецификации. Спецификация	программного		проекта		включает
требования к обработке ошибок	и предупрелсдений,			а такэюе све­
дения о файловом и функциональном составе			программного		проек­
та и о взаимодействии функций проекта		друг с другом.
Прежде всего рассмотрим, что же понимается под предупреж­
дениями и ошибками. Предупреэюдение		необходимо		выдавать при

наступлении некоторого события, которое требует информирования пользователя, но не препятствует продолжению работы программы. Ошибка возникает при наступлении события, когда дальнейшая ра­ бота программы невозможна. При обработке ошибок и предупреж­ дений для каждого предупреждения или сообщения об ошибке в на­ чале диагностического сообщения следует напечатать номер преду­ преждения или сообщения об ошибке, обеспечив нумерацию в воз­ растающем порядке. Предупреждения, как правило, следует выда­ вать в файл результатов, а сообщения об ошибках - на экран.

Основные особенности использования функций в программ­ ных проектах рассмотрены выше в подразд. 2.1 и 3.5. Функциональ­ ный типовой состав программного проекта, как минимум, включает главную функцию, из которой последовательно вызываются функ­ ции ввода исходных данных, их печати, решения задачи и печати полученных ответов. Для удобства использования функций универ­ сальные функции с широкой областью применения целесообразно размещать в отдельных файлах, причем взаимосвязанные универ­ сальные функции можно помещать в отдельный общий файл. Спе­ циализированные же функции, напротив, размещают обычно в том же файле, где находится главная функция программного проекта.

Приведем пример спецификации программного проекта для решения следующей задачи. Выполнить обработку матрицы, заклю­ чающуюся в том, что в каждой строке матрицы ищется максималь­ ный элемент. Элементы, стоящие после максимального элемента, следует заменить нулями и поместить в начало строки. Исходную и вновь полученную матрицы напечатать. Предусмотреть запуск про­ граммного проекта с использованием командной строки. В файле исходных данных последовательно содержатся строчный размер матрицы, число столбцов матрицы и значения элементов матрицы, разделенные символами пробельной группы (' ', '\^', '\«'). Матрица размещается в статической памяти.

Файловая и функциональная структура программного проекта (рис. 107).

422

Файл Main.cpp

main() Главная функция

Proglnfo() Информация о прог­ рамме и командной строке

ReadMatrix() Чтение матрицы

WriteMatrix() Печать матрицы с заголовком

SwapUnits()

Перестановка элементов строк

Файл ErWarnW.cpp

ErrorWarningWork() Обработка ошибок и предупреждений

OpenFile() Открытие файла

CloseFile() Закрытие файла

Файл FileOC.cpp

Файл CheckCS.cpp

CheckComString() Контроль командной строки

1, 2, ..., 6 - порядок вы­ зова функций

Функция OpenFile() вызывается из функций ErrorWarningWork(), ReadMatrix() и WriteMatrix()

Функция CloseFile() вызывается из функций ErrorWarningWork(), ReadMatrix() и WriteMatrix()

Файл Matrix.срр	Функция ErrorWarningWork() вызывается из функ­
	ций ReadMatrix() и WriteMatrix()

^Вызов функции Возврат из функции

Рис. 107. Файловая и функциональная структура программного проекта

Желаемый состав и интерфейс функций. Чтобы функции ввода и печати массива стали универсальными, надо их снабдить следующим интерфейсом:

// Прототипы		функций
void	ReadArray(
±nt		Arr[	N ],	//	Вводимый	массив
//	Файл	ввода
СЪАГ		Filelnp[		]	) ;
void.	PrlntArray	(
int		Arr [	N ] r	//	Выводимый	массив

//Файл вывода

char	FileOutf	7,
cha.r	Mode [ ] r	//	Режим открытия файла вывода

423

/ / Заголовок	для	печати
char	Header[	] ) ;

Перечисленные функции целесообразно разместить в отдель­ ном файле как универсальные и взаимосвязанные.

Типовыми универсальными операциями являются операции открытия-закрытия файлов. Поэтому их следует реализовать в виде функций, расположенных в общем отдельном файле:

FILE * OpenFile (	//	Возвращает указатель		на структуру
	//	со сведениями	об	открытом файле

//Открываемый файл

сЬлг		FileName[		],	Режим открытия	файла
сЬа.г		Mode [ ] ,		//
хпЬ	CloseFile(	ErrCode		) ; /	/ Код ошибки
void
//	За крыв аемый		файл	],
char		FileName [			со сведениями	о	закрываемом
//	Указатель	на	структуру

//файле

FILE	*pStrInfoFlle,
int	ErrCode	) ; / / Код ошибки

Об использовании командной строки при запуске программного проекта. С этой целью можно использовать, например, командную строку следующего вида:

Task02.еке Task02.1пр Task02,out [Enter]

При этом заголовок главной функции может иметь следующий

вид:

int main (

АгдС,

//

Возвращает

О при

успехе

аргументов

±пЬ

//

ARGument

Count:

число

char

*ArgV[

//

командной

строки

(в

примере

3)

] ) /

/ Argument

Value:

массив

указателей

//

на

аргументы

командной

строки

//

(

в

примере

ArgV

[ 1

]

//

эквивалентно

"Task02,1пр"^

//

ArgVf

2

]

эквивалентно

//"Task02.out")

Для обработки ошибок в формате командной строки можно использовать функцию следующего вида (эта функция универсальна и ее целесообразно поместить в отдельный файл):

лго±<1	WorkCS (
int	ArgC,	// Число аргументов	командной	строки

424

(	±nt		ErrCode		) //	Код	ошибки
	±f(	ArgC !=		3 )
	{	printf(
"\n							формат командной		строки.	"
	Ошибка		%d. Непредусмотренный
"\л	Для	запуска		программы		используйте		командную	строку	вида:"
"\п	Т4сполняемый_файл				Файл_ввода		Файл_вывода'\		ErrCode	) ;
	e x i t	(	ErrCode	) ;
}

Об обработке ошибок и предупреждений. Чтобы многократно не дублировать аналогичные фрагменты, целесообразно использовать для обработки ошибок и предупреждений универсальную функцию, кото­ рую следует поместить в отдельный файл. Эта функция может иметь, например, такой вид:

// Прототип	сЬат Msg[	] , char	Type^
•vo±(X ErrWarnWork ( xnt ErrWarnCode,
cbar FileOutl	] = "", сЬаг	Mode[ ]	= "" ) ;

//Определение

void	ErrWarnWork(		предупреждения
//	Код	ошибки или
±nt		ErrWarnCode,		Строка		сообщения
char		Msg[ ],	//						выдается
char		Type,	//	'е'	-	ошибка,	сообш,ение
			//	на	экран,		'w' -	предупреждение,
			//	сообш,ение			выдается	в	файл на МД

//Файл вывода

char			FlleOutf	)	],	Режим открытия				файла	вывода
cha.r			Mode [ ]		//
swibch(		Туре )
{	'е'	:
ca.se
printf(			"\п Ошибка			%d. %s ",		ErrWarnCode,			Msg ) ;
exit		( ErrWarnCode			)	;
case	'w*:
//		Здесь	открывается			файл	FileOut		в	режиме Mode
//		(получаем		указатель			pFileOut		с	типом	FILE *)
fprintf			( pFileOut,			"\п Предупреждение				%d. %s ",
//	Здесь		ErrWarnCode,			Msg	) ;	указателем			pFileOut
			закрывается			файл	с

break; cLefavLl Ь: printf(

425

"\п	Ошибка	%d.		Использован		недопустимый тип		сообщения:"
"\п	используйте			\'е\'	или	\'w\'	", ErrWarnCode	) /
	exit(		ErrWarnCode			) ;
	}
	retvLrn;
}
//	Пример	вызова		для	предупреждения

//Для сообш,ения

ch&r

buff

200

];

//

Формируем

текст

предупреждения

с

форматами

. . . ",

sprint

f (

bufr

" . . .

Управляюш,ая

строка

список

аргументов

для

форматов

)

;

ErrWarnWork(

40,

buf,

'W,

ArgV[

2 ], "a"

) ;

//

Пример

вызова

для

ошибки

ошибке

//

Формируем

текст сообщения об

с

форматами

. .

.",

sprint

f (

buf,

" . . .

Управляющая

строка

список

аргументов

для

форматов

)

;

ErrWarnWork(

50,

buf,

'е'

) ;

не

нужны

и

их не

записываем.

//

!!!

Два последних

аргумента

//

Так

можно делать, так как

2

последних

параметра

имеют

//значения по умолчанию - см. прототип

Обработка ошибок и предупреждений,

1. Ошибка открытия файла.

При возникновении данной ошибки программа прерывает ра­

боту, выдавая на экран следующее сообщение:
"Ошибка № XX. Ошибка	открытия файла <имя.расширение> для чте­
ния/записи/дозаписи.	"
Код ошибки и код возврата задаются в вызове функции откры­
тия файла,
2. Предупреждение о том, что файл не закрыт.
При возникновении данной ситуации программа выдает на эк­

ран следующее сообщение:
"Предупреждение			№ XX.		Файл	<имя.расширение>		не закрыт.		Выпол­
нение	программы			продолжено."
	Код предупреждения задается в вызове функции закрытия
файла.
	3. Неверный режим открытия файла.
	При возникновении данной ошибки программа прерывает ра­
боту, выдавая на экран следующее сообщение:								режим	<режим> от­
"Ошибка		№ XX.	Использован			непредусмотренный
крытия		файла	<имя.расширение>.				Используйте	режимы	"г",	"rt",
"w",	"wt", "а"		или	"at"	(на любом регистре)			. "

Код ошибки и КОД возврата задаются в вызове функции закры-

426

тия файла.

3. Неверный тип выдаваемого сообщения.

При возникновении данной ситуации программа выдает на эк­ ран^ следующее сообщение:

"Предупреждение

№ XX.

Использован

непредусмотренный

<тип> вы­

даваемого

сообщени

вместо 'е' или 'w'. Применен

режим

'w',

выполнение

программы

продолжено,

"

Код предупреждения задается в вызове функции обработки

предупреждений и сообщений об ошибках.

4. Недопустимое значение количества строк матрицы.

При возникновении данной ситуации программа продолжает

работу, выдавая в файл результатов следующее сообщение:

"Предупреждение

№ XX.

Из файла

<имя.расширение>

прочитано

не­

допустимое

значение

количества

строк

матрицы,

равное ...

(коли­

чество

строк

должно

лежать в

диапазоне

от

2 до

...) .

Принимает­

ся

количество

строк

2 ,

выполнение

программы

продолжается."

Код предупреждения задается в вызове функции обработки

предупреждений и сообщений об ошибках.

5. Недопустимое значение количества столбцов матрицы.

При возникновении данной ситуации программа продолжает

работу, выдавая в файл результатов следующее сообщение:

"Предупреждение

1? XX.

Из файла <имя.расширение>

прочитано

не­

допустимое

значение

количества

столбцов

матрицы,

равное

(количество

столбцов

должно

лежать

в диапазоне

от 2

до

...) .

Принимается

количество

столбцов

2, выполнение

программы

про­

должается.

"

Код предупреждения задается в вызове функции обработки

предупреждений и сообщений об ошибках.

6. Ошибка чтения значения количества строк матрицы.

При возникновении данной ошибки программа прерывает ра­

боту, выдавая на экран следующее сообщение:

"Ошибка

I? XX.

Ошибка

чтения

значения

количества

строк

матрицы

из

файла

<имя.расширение>."

Код ошибки и код возврата задаются в вызове функции обра­

ботки предупреждений и сообщений об ошибках.

7. Ошибка чтения значения количества столбцов матрицы.

При возникновении данной ошибки программа прерывает ра­

боту, выдавая на экран следующее сообщение:

"Ошибка

№ XX.

Ошибка

чтения

значения

количества

столбцов

мат­

рицы из

файла

<имя.расширение>."

Код ошибки и код возврата задаются в вызове функции обра­ ботки предупреждений и сообщений об ошибках.

427

8. Ошибка чтения значения элемента матрицы.

При возникновении данной ошибки программа прерывает ра­ боту, выдавая на экран следующее сообщение:

"Ошибка № XX.	Ошибка	чтения значения	элемента матрицы с	номе­
ром строки ... и	номером	столбца ... из	файла <имя.расширение>.	"

Код ошибки и код возврата задаются в вызове функции обра­ ботки предупреждений и сообщений об ошибках.

9. Преждевременный конец файла исходных данных.

При возникновении данной ситуации программа продолжает работу, выдавая в файл результатов следующее сообщение:

"Предупреждение	№	XX.	Файл	ввода		<имя .расширение>	содержит
недостаточное	количество		данных		(преждевременный		конец	фай­
ла) . Непрочитанные		элементы		матрицы		инициализируются		нулями.
Выполнение программы			продолжается."

Код предупреждения задается в вызове функции обработки предупреждений и сообщений об ошибках.

10. Избыточное количество данных в файле исходных данных. При возникновении данной ситуации программа продолжает

работу, выдавая в файл результатов следующее сообщение:

"Предупреждение		№ XX.	Файл ввода	<имя .расширение	> содержит
лишние данные г		которые	игнорируются	программой.	Выполнение
программы	продолжается."

Код предупреждения задается в вызове функции обработки предупреждений и сообщений об ошибках.

11. Неверное количество аргументов командной строки.

При возникновении данной ошибки программа прерывает ра­ боту, выдавая на экран следующее сообщение:

"Ошибка

№ XX.

Использован

неверный

формат

командной

в

строки.

Обработка

матрицы,

заключающаяся

в

том,

что

каждой

строке

матрицы ищется

максимальный

элемент.

Элементы,

стояш^е

после

максимального

элемента,

заменяются

нулями и

помещаются

в начало

строки.

Исходная

и

вновь

полученная

матрицы

печата­

ются.

Запуск

программы

выполняется

с использованием

командной

строки

вида:

. ехе

файл__ввода

файл_вывода

. "

имя_выполняемого_файла

Код ошибки и код возврата задаются в вызове функции обра­ ботки командной строки.

П5.2. Пример оформления исходного текста программы

/*

Файл TASK02.CPP

Проект

: многофайловый

с

функциями.

428

расположенными

в

отдельных

файлах

Назначение

:

вычисление

площади

садового

участка

Square

:=

Length

*

Width

Состав

проекта

(файл

проекта

TASK02.PRJ)

:

файл

TASK02.СРР

(главная

функция

проекта);

файл TASK02_1. СРР

(ввод

длины

и

ширины

садового

участка)

;

файл

TASK02_2.СРР

(печать

длины и

ширины

садового

участка)

;

файл

TASK02_3.СРР

(вычисление

площади

садового

участка)

;

файл

4.

СРР

(печать

площади

садового

участка)

ЭВМ

:

IBM

80386

Среда

программирования:

ВС31

(C++)

Операционная

система

:

DR

DOS

6.О

Дата

создания

:

02.11.2002

Дата

корректировки

Иванов

И.

И.,

ФТКг

гр.

1081/4

Санкт-Петербургский

государственный

политехнический

университет

_V

// Стандартные

включаемые

файлы

и прототипы

функций

iinclude

"task02.h"

±nt main

(

void

)

//

Возвращает

О при

успехе

{

Lenght,•

//

Длина

садового

участка

float

Width,

//

Ширина

садового

участка

Square;

//

Площадь

садового

участка

//

Ввод

длины

и

ширины

садового

участка

ReadData(

Lenght,

Width

)

;

//

Печать

длины

и

ширины

садового

участка

WriteDat(

Lenght,

Width

)

;

//

Вычисление

площади

садового

участка

Area

(

Lenght,

Width,

Square

) ;

WriteRes

(

Square

)

;

//

Печать

площади

садового

участка

jcebvLxrn. О;

}

//

Конец

файла

TASK02.CPP

429