Калайда В.Т., Романенко В.В. Технология разработки программного обеспечения (2007), страница 6

Каждому участнику анализа выдаетсянеобходимая информация (например, ТЗ). В случае необходимости разработчик дает пояснение. Эксперт(ы) должен сделатьзаключение по правильности этапа разработки. Цель контрольного анализа — обнаружение ошибок, а не их исправление.Объясняя проект другим, исполнитель может выявить нечеткосформулированную спецификацию либо незаданное условие.Существенным является то обстоятельство, что такой анализ не ставит целью оценку работы исполнителя.3.2 Методы проведения разработкипрограммного обеспеченияЭти методы наиболее развиты, т.к. они относятся к области профессиональной деятельности программистов: кодирование, тестирование, отладка и др. Средства их проведения (решения) известны давно и динамически развиваются.

Довольно хорошо формализованы методы определения спецификаций.Здесь уже имеется эффективная методология, хотя не все технические проблемы преодолены.Верификация и испытания. Верификация и испытания занимают почти половину времени, отведенного на создание системы. Для уменьшения затрат, связанных с этими процессами,были разработаны средства отладки, представляющие собойспециальные программы для проверки тех или иных характеристик системы.

Самыми старыми и примитивными являютсядамп и трассировка.Дамп — это распечатка содержимого памяти. Однако поиск по дампу неэффективен, т.к. он выдается лишь по истечении некоторого времени после возникновения ошибки, так чтопричину последней установить достаточно трудно.33Трассировка — это анализ значения данных переменныхпосле каждого выполнения оператора.

В общем случае трассировка дает очень большой объем информации при минимальных пояснениях.Анализаторы графов программы способны выявить ситуацию, когда либо происходит обращение к неинициированнойпеременной, либо после присвоения значения переменной к нейне обращаются.Для тестирования программ используются генераторытестовых данных. Проверка определенных условий в заданныхточках осуществляется с помощью согласующих компиляторов.Для относительно простых языков разработаны системы автоматической верификации. В качестве примера средства, предназначенного для отработки этапов определения спецификаций ипроектирования, можно назвать систему PSL/PSA.Применительно к процессу разработки программногообеспечения термин «правильная» программа может иметь различную интерпретацию.

Мы будем пользоваться восемьюосновными положениями. Правильная программа:1) не содержит синтаксических ошибок;2) не имеет ошибок, допущенных в процессе компилирования, либо сбоев в процессе выполнения;3) для некоторых наборов тестовых данных обеспечиваетполучение правильного результата;4) для типичных наборов тестовых данных обеспечиваетполучение правильного результата;5) для усложненных наборов тестовых данных обеспечивает получение правильного результата;6) для всех возможных наборов данных, удовлетворяющих спецификации задачи, обеспечивает получениеправильного результата;7) для всех возможных наборов данных и всех вероятныхусловий ошибочного входа обеспечивает получениеправильного результата;8) для всех возможных наборов данных обеспечивает получение правильного результата.Естественно, что уровень правильности 8 не всегда достижим и, более того, не всегда необходим.

Обычно для программных комплексов достаточно уровня правильности 6.34Достижение каждого уровня правильности требует затрат,и при проектировании комплекса разработчик сам должен обосновывать необходимый уровень правильности. Одним из путей,повышающих уровень «правильности» программ, является верификация. На настоящем уровне развития методов разработкиполная автоматизация верификации невозможна.Общим для различных систем верификации являетсяпредставление программы в виде графа, с каждой дугой которого соотносится некоторый предикат (утверждение) (рис. 3.5).Предикат AiОператор SПредикат AjРис. 3.5 — Связь каждого оператора программыс утверждениями Аi и AjЕсли Ai – входное утверждение, связанное с входной дугой оператора S, а Aj — утверждение, связанное с исходящейдугой того же оператора, тогда доказывается правильность оператора «если Ai истинно и оператор S выполнен, то утверждение Aj истинно».

Подобный процесс может быть повторен длякаждого оператора программы. Если A1 есть утверждение, предшествующее входному узлу графа (начальное утверждение), аAn — утверждение на выходном узле, то «если A1 истинно ипрограмма выполнена, то An истинно» (рис. 3.6).Предикат A1НачалоПредикат AnПрограммаКонецРис. 3.6 — Определение входа и выхода программы с помощьюпредикатов А1 и АnПодобный подход был формализован Хоором, которыйсформулировал ряд аксиом, определяющих влияние каждоготипа операторов в языке на утверждение. Таким образом, доказательство правильности программ сводится к доказательствутеорем исчисления предикатов.35Естественно, при таком математическом подходе результаты работы программы необходимо сравнивать с ее спецификациями. Каждая программа правильна лишь по отношению к некоторому набору спецификаций.

Поэтому возникают вопросы: Эквивалентна ли спецификация предъявляемым к программе требованиям? Является ли программа правильной по отношению кэтим спецификациям?Это наиболее важные вопросы, которые мы будем решатьпри анализе правильности программ.3.3 Развитие методов разработки программногообеспеченияКроме традиционных хорошо известных методов разработки (проектирования) программного обеспечения, в настоящее время все шире применяются методы, ориентированные наавтоматизированную разработку.3.3.1 Язык определения задач и анализатор задачСреди таких методов следует отметить разработку Мичиганского университета ISDOS, в состав которой входят две базовые составляющие:1) язык описания задач PSL, предназначенный для отображения функциональных требований и требований кресурсам.

Этот язык содержит набор средств объявлений, позволяющих пользователю определять объектысистемы, их свойства, а также соединять объекты посредством взаимосвязи;2) анализатор определения задач PSA, представляющийсобой процессор, с помощью которого осуществляетсяиспытание предложений, написанных на языке PSL.Анализатор генерирует базу данных, отображающуюсистемные требования, и осуществляет проверку последовательности и анализ полноты данных. Он такжеподдерживает ряд выходных документов, содержащихсведения о выборке данных, а также об ошибках,36объектах, имеющихся в базе данных, взаимосвязи между ними.Язык PSL имеет простой синтаксис и ориентирован наиспользование ключевых слов.

Основными операторами этогоязыка являются:PROCESS <имя><имя> определяется как новыйпроцесс;DESCRIPTION <текст> <текст> представляет описаниефункции, реализуемой процессом,средствами английского языка;SUBPARTS ARE <имя>процесс <имя> связан с текущимпроцессом и расположен ниже егона дереве иерархии;PART OF <имя>процесс <имя> вызывает текущийпроцесс;DERIVE <файл>файл <файл> является выходнымдля текущего процесса;USING <файл>файл <файл> является входнымдля текущего процесса;PROCEDURE <текст><текст> представляет описание наязыке PDL алгоритма, реализуемого процессом.Пример: если процесс Y содержит предложение PART OFX; то процесс X должен включать предложение SUBPARTS AREY;.Система PSL/PSA обладает следующими характеристиками:1) позволяет пользователю получить формализованноепредставление проблемы;2) осуществляет документирование системных требований в единообразной форме;3) способствует выявлению условий возникновения некоторых видов ошибок, обусловленных, в первую очередь, неполнотой информации и нарушением последовательности ее ввода.Третья составляющая часть ISDOS — язык проектирования программ PDL.

Язык включает две категории структур.Имеется внешний синтаксис, построенный на основных типах37операторов (if-then-else, sequence и др.). Внешний синтаксис предназначен для соединения отдельных компонент впрограммы. Кроме того, существует внутренний синтаксис, соответствующий конкретному применению. Внутренний синтаксис выражается предложениями на естественном языке, которые раскрываются последовательно, пока алгоритм не окажетсяописанным компонентами внешнего синтаксиса.Пример:Max: procedure (list);/* Поиск наибольшего элемента в списке */declare (maxmin, next) целое;declare list последовательность целых чисел;maxmin = первый элемент list;do while (имеются элементы в list)next = следующий элемент в list;maxmin = наибольший из next и maxmin;end;return (maxmin);end Max;Естественно, что рассматриваемая система не лишенанедостатков.

В первую очередь, это тот факт, что для многихспецификаций она излишне универсальна. Однако, учитывая,что эта система автоматизирована, выполняет достаточнобольшой объем документирования разработок, ее применениеоправдано.Тем не менее на этапе проектирования используется ряддругих подходов, некоторые из которых мы рассмотрим.3.3.2 Система структурного анализа и проектированияSADTSADT — это аббревиатура марки фирмы Software Technology, представляет собой ручную графическую систему, предназначенную для проектирования больших программных38комплексов.