陈雪
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摘要：在复杂系统控制软件升级期间，主要利用Cantata工具实施单元测试，带有未变更函数脚本需要人工插桩，由此造成较大的人力与精力消耗。对此，本文结合Cantata工具测试过程与插桩特点，在C#基础上提供工具变更的优化措施，使测试脚本能够自动更新。根据本文研究可知，此种改进方式的应用可准确展现源码信息变更前后差异，并快速呈现未变更函数的自动插桩，节约大量大力与精力投入，使测试效率得到显著提升。
关键词：C#语言；Cantata工具；改进措施
引言：在科技飞速发展下，软件系统结构日益复杂。在产品开发的各阶段均要开展相应的测试工作。但因受到测试经费的制约，软件开发人员随意识到软件测试的重要性，但常常在产品质量与节约经费方面陷入两难。对此，可在C#基础上采用Cantata工具进行测试，使高效单元与集成测试需求得到充分满足，此举不但可提高产品质量，还可使生产率得到显著提升。
1工具变更管理
工具变更作为软件配置管理的重要内容之一，一般由变更请求传输、结果分析、角色定义等方面构成，通过创建软件变更管理基础与子集，使变更管理工具均可满足所需要求。在创建变更过程模型期间，其本质相当于工作流管理，可根据工作流参考模型对关键过程属性进行定义，如转移条件、开始与完毕条件等等，依靠一系列工具完成自定义流程。
在过程建模中，一般变更请求在用户提出后，可经过分配、解决与测试等流程，直至最终完成，这一过程被称为变更请求生命周期。在此期间，有多个角色参与其中，如测试人员、程序操作者与项目管理者等等，均根据权限不同进行相应操作，使生命周期状态发生变化，由此达到变更目标。要想完成自定义变更，先要创建变更过程模型，以图形的方式展现出来，如下图1所示。除中间两个黑实心圆之外，剩余圆角矩形均代表变更请求所处状态，用带箭头的细线表示请求状态的变化，上述变化均只能通过权限角色展现。从本质上看，图中主要包含两类信息，一种是变更请求状态集合，另一种是不同状态能够转移的集合，整个图将完整的变更请求周期充分展现出来。将整体变更过程用图形进行描述，虽然直观形象，但却无法传入计算机中进行处理。对此，可将变更请求看成模型活动，请求转移看成工作流模型内的转移，由此定义变更过程模型[1]。
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2在C#基础上Cantata变更改进措施
2.1整体方案设计
Cantata工具单元测试主要包括测试搅拌、源代码、可执行文件与运行四项内容构成，不同活动在服务器执行后，将相应结果反馈给用户。在Cantata工具应用中，以C文件为自动封装单元，利用封装的C文件进行全局变量与函数调度，尽管被测函数未发生改变，仍要对其进行封装，再次隔离插桩后，才可使单元测试能够顺利完成。在测试用例管理中，主要利用ipg.cop文件对测试脚本进行管理。其中，test.mk属于脚本中的makefile信息，可利用其对Build构建器编译文件进行落实；利用ipg.cop对配置文件进行检测，还要对被隔离函数、全局变量等进行分析，利用Cantata工具自动生成隔离插桩值，并对覆盖率、环境定义等信息综合分析。在二次开发期间，可利用执行代码进行分析，将变更完的代码、全局变量、函数调用信息等综合展现出来，依照Cantata单元测试的相关要求，使被插桩代码得到有效优化。在二次开发完毕后，可在C#基础上摆脱服务器的控制，对源码变更信息进行识别，使被插代码、测试脚本等得到准确优化。
2.2变更编辑工具
在控制系统中，将变更管理模型以XML文件形式进行存储，使解释器能够妥善处理这一语言模型，对某变更过程进行解释。但是，要想让用户能够直接创建上述模型难度较大，很容易出现差错。对此，本文设计研发变更过程编辑工具，使用户能够在编辑区域通过拖拽的方式完成编辑工具变更。在文件存储过程中，可将变更图形转变为XML文件形式，将其存储到模板库内。在转化期间，由编辑工具对语法进行一次性检查，确保最后保存模型无语法错误。在新建模型之外，变更过程编辑工具还可开启存储在模板库中的XML模型，使其变为图形形式，为用户编辑与修改提供更多便利[2]。
2.3二次开发方式设计
在车C#基础上进行二次开发期间，重点在于源代码分析，并对变更差异进行对比。对此，可以文件为单位，对文件信息数据结构进行构建。数据结构还可通过引用文件、全局变量、函数声明、数据结构等方式，对相关信息分类整理，使变更差异被快速识别。为了利用正则表达式进行信息提取，先要使源码进行规范化处理，将编译忽视代码、不规范、冗余信息等进行规范。根据条件编译采用宏信息，可事先分析源码宏定义，再根据定制形式规划化处理，最终获得规范后的源码。在对源码规范化处理后，可根据不同结构类型与特点，使正则表达式得以明确，分别对引用信息、数据类型、全局变量以及源码数据结构进行提取。其中，特殊数据主要为结构体类型、位域结构体等内容，还要根据同义宏，采用递归方式进行分类存储。在变更完成后，对源码变换前后的信息进行采集，以文件为单位，以循环遍历的方式对文件内全局变量、函数调用状态等进行调用。根据记录变更情况，遵循插桩要求，对用例管理器中的函数测试脚本进行优化，使未变更之处能够自动隔离插桩。
3Cantata单元测试用例设计措施
3.1单元测试
软件质量主要受测试用例设计水平的影响，尽管技术人员水平高超、软件工程操作良好，但如若失去科学高效的测试用例支持，都会对最终软件质量产生不良影响。可见，测试用例设计属于核心与基础所在。在单元测试中，利用白盒测试技术，通常分为两种，由测试者自行编写脚本生成框架后，对测试数据进行维护。Cantata++工具进行脚本生成与维护，再对测试程序进行编译和运行，便可获得测试结果，对覆盖值进行查看。
3.2用例设计
在Cantata工具中，单元测试用例的应用方式较为简单，本文重点对复杂函数的测试用例进行分析，如若被测单元函数参数为结构体数组，并且成员为指针时，在测试用例期间的变量赋值方式如下。
3.2.1形参为结构体类型
采用测试工具自动生成测试用例，函数形参数值均为“NOT_SET”，如若测试脚本无法被识别，便可为形参赋予正确的值，进而取得准确的测试结果。在设计期间，对于带有结构体的形参用例，可开展以下实验。一方面，在C#中结构体变量的采用变量赋值方式；另一方面，还可利用C#结构进行赋值，将“-＞”变为“·”，使测试用例内的结构体被赋值。根据编译结果可知，上述两种赋值形式均无法被准确识别出来[3]。
3.2.2以数组变量为全局变量
在自动生成测试用例期间，可利用INITIALISE（）函数为全局变量赋值，使其与常规测试需求相符合。为充分满足测试目标，还应为全局变量给予相应的数值，在全局变量为结构体数组变量、成员为指针情况下，可开展以下三种试验。一种是利用C#内的数组初始化，为结构体数组进行赋值；另一种是为一个数组元素中的数据元素赋值；还有一种是利用分配内存为结构体数组赋值。通过上述三种编译方式，仍无需对编译器进行准备识别。在形参赋值期间，因在形参赋值期间无法分配内存空间，进而影响赋值。结构体赋值情况还应利用测试工具严格筛选，务必采用相应编程规则，才可顺利编译通过。对此，可寻找大量编程规则资料，经过反复实践寻找问题的解决方式。
（1）假设函数形参为两种结构体，在测试用例脚本内，可采用以下方式为结构体赋值，即：
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在赋值完毕后，可将脚本文件注入工程内编译通过，获得覆盖率结果，形参为结构体变量用例设计问题得到解决。
（2）假设定义为结构体数组：PORT_CB g_PortCbTable。在测试脚本内，要想对指针成员变量进行调整，可采用以下公式，即：
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其中，无论是否带有后缀U均可赋予常量类型，但值得注意的是，转换类型不可忽视。在上述赋值完毕后，脚本文件可应用到测试项目中，经过编译审核后通过，可准确获得覆盖率的测试结果，全局变量为结构体数组量，在成员为指针情况下，使测试用例设计问题被妥善解决[4]。
3.3项目应用案例
以某复杂系统控制软件优化项目为例，在C#基础上采用Cantata工具进行二次开发，利用变更前后源码进行管理器。在正式运行后，在升级影响下非变更用例的插桩需要进行修改。根据修改结果可知，在本次变更之前，前后源码共计包括17个文件、81个函数与9个全局变量，在利用Beyond Compare工具后，对前后源码进行人工分析。根据结果可知，在C#工具进行二次开发期间，提取结果可与二次开发方式相符合，信息提取工程变更功能正常。
在本次变更之前，共包括436个测试脚本，在正式变更前后可对123个脚本关联修改，修改量在28.5%左右。以关联修改脚本为例，针对task.c文件内的五个函数相关，在对比前后源码后，新增函数调度ISM_Excute25ms（），可对C文件内的剩余变更测试搅拌产生影响。针对此类测试脚本进行修正后，可要求脚本严格遵循格式要求进行修改。在对81个发生变更函数的脚本修正完毕后，可在Score环境下对444个脚本进行批跑。根据测试结构可知，全部隔离插桩函数均可顺利通过，剩余11个未通过的函数主要受特殊因素影响，导致覆盖率难以满足函数需求，与隔离插桩的过程不存在关联。在Cantata服务器基础上，可通过手动方式进行隔离插桩，每个测试脚本的需要花费10min左右时间。在二次开发结束后，只需3分钟便可对全部未变更函数进行测试，脚本隔离插桩。例如，在123个测试脚本中，通过二次开发的方式可减少约20名人员，不但减轻了工作强度，还可使工作效率极大提升。根据上述结果可知，在C#基础上，利用Cantata工具二次开发的方式，可对前后源码差异进行对比，并可迅速完成未变更函数隔离插桩等工作。
结论：综上所述，本文对复杂系统控制软件升级进行研究，发现利用Cantata工具进行测试时，未变更函数测试脚本需要人工隔离插桩，造成较大的人力与时间投入。对此，本文提出在C#基础上进行二次开发的方式。根据实践结果可知，该方式可准确识别变更信息，对未变更函数插桩进行判断，在Cantata基础上促进单元测试效率提升，使目标要求得以满足。在实际应用中，因该方法不适用于函数内部语法分析，要求后续研究对此着重分析，对相同类型代码工具进行优劣对比，从而取得最佳应用效果。
参考文献：
[1]黄旭阳.基于CMMI的嵌入式软件过程改进模型的研究与应用[D].中山大学,2020.
[2]魏银英,杨苗.一种基于cantata的单元测试用例设计方法[J].电子世界,2019,000(007):119-119.
[3]谢春,郑显举.基于需求变更测试模型的研究[J].成都电子机械高等专科学校学报,2019(01):44-48.
[4]张捷,赵文耘,倪晓峰.基于工作流的变更管理工具[J].计算机工程,2020,031(011):50-51,145.