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電子工程師?來源：國外電子元器件?作者：華寧，高敬陽 北京化? 2009-11-02 09:56 ? 次閱讀 ? 個評論

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1 引言
??? 程序切片是軟件工程領(lǐng)域的一項程序分析技術(shù)，在軟件測試、度量、程序調(diào)試、維護(hù)以及逆向工程等方面有著廣泛應(yīng)用。通過切片技術(shù)，人們在程序分析過程中可以重點關(guān)注那些感興趣的代碼或者變量。

2 程序切片技術(shù)
??? 這里利用面向?qū)ο蟪绦蚯衅夹g(shù)進(jìn)行軟件度量。程序切片主要包括：
??? (1)語句切片該傳統(tǒng)的程序切片技術(shù)是一種條件切片，根據(jù)程序的順序、循環(huán)和選擇結(jié)構(gòu)進(jìn)行程序切片。
??? (2)無定型程序切片 其不僅在保存一個程序語義投影的同時簡化了程序，還可以使用任何簡化的轉(zhuǎn)換。而這些轉(zhuǎn)換保留了該語義映射。
??? (3)面向?qū)ο笄衅?把切片技術(shù)應(yīng)用于面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)相關(guān)圖和過程相關(guān)圖中，使對面向?qū)ο蟪绦虻拇a理解、測試、調(diào)試、逆向工程和度量分析變得相對容易嘲。

3 面向?qū)ο蟪绦蚯衅夹g(shù)
??? 程序切片技術(shù)分面向過程和面向?qū)ο蟪绦蚯衅Ｄ壳俺绦蚯衅蠖家韵到y(tǒng)依賴圖為基礎(chǔ)，利用圖的可達(dá)性算法獲得。
3．1 SDG和OOSDG
??? 系統(tǒng)依賴圖SDG(System Dependence Graph)用一組邊和頂點的集合表示一個程序。頂點表示程序的語句和控制謂詞，邊則表示語句之間的依賴關(guān)系。在SDG中有兩類邊：控制依賴邊和數(shù)據(jù)依賴邊。SDG是在控制流圖、數(shù)據(jù)流圖、控制依賴子圖、數(shù)據(jù)依賴子圖、過程依賴子圖和程序依賴圖的基礎(chǔ)上建立的一種語法分析樹，如圖1所示。

??? 面向?qū)ο笠蕾噲DOOSDG(Obiect-Orientecl System Depen-dence Graph)是過程依賴子圖、類依賴子圖、類層次子圖、控制依賴子圖、數(shù)據(jù)依賴子圖和虛函數(shù)調(diào)用子圖幾種表示方法的并集．如圖2所示。

3．2 軟件度量技術(shù)的研究
??? 軟件度量是一個在近幾十年研究非?；钴S的軟件工程領(lǐng)域。抽象來講，它是一個函數(shù)，其輸入是軟件，輸出是單一的數(shù)值，能解釋軟件所具有的一個給定屬性對軟件質(zhì)量的影響。用于預(yù)測、評估和控制軟件開發(fā)的過程，促進(jìn)項目的成功，開發(fā)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。
??? 軟件度量主要包括復(fù)雜性度量、模塊性度量、易修改性度量、易移植性度量、可擴(kuò)充性度量、可靠性度量、易維護(hù)性度量、測試充分性度量等。有些可以用數(shù)值表示，稱為“定量度量”；不能用單一數(shù)值表達(dá)的稱為“定性度量”。研究集中在定量度量方面的內(nèi)聚度和耦合度的度量，這兩個方面是衡量軟件質(zhì)量非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。二者之間密切相關(guān)，模塊之間的強(qiáng)耦合通常意味著弱內(nèi)聚，而模塊之間的強(qiáng)內(nèi)聚則意味著弱耦合。

4 利用程序切片技術(shù)進(jìn)行軟件度量
??? 軟件開發(fā)的目標(biāo)是開發(fā)出高內(nèi)聚和低耦合的系統(tǒng)。這里研究利用切片技術(shù)度量面向?qū)ο蟪绦虻膬?nèi)聚度和耦合度，尤其是內(nèi)聚度量。
4．1 耦合度量
??? 耦合度(Coupling Degree)用來測量由兩個或多個模塊連接而引起的聯(lián)結(jié)程度的強(qiáng)弱。強(qiáng)耦合使模塊連接后的系統(tǒng)變得復(fù)雜。因為模塊之間具有高度的關(guān)聯(lián)，改寫模塊將十分困難。降低模塊間的耦合則可以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)追求盡可能松散的耦合關(guān)系。
4．2 內(nèi)聚度量
??? 內(nèi)聚度(Cohesion Degree)是軟件的內(nèi)在屬性，反映軟件設(shè)計和實現(xiàn)中模塊組件之間結(jié)合的緊密程度。高內(nèi)聚的軟件模塊有著最基本的功能，很難再切割其規(guī)模。
??? 面向?qū)ο蟪绦虻幕咎卣魇穷?。類由屬性和方法組成，屬性和方法間存在3種關(guān)系，因此類內(nèi)聚度也從3個方面度量：屬性問內(nèi)聚度、方法與屬性問內(nèi)聚度、方法問內(nèi)聚度。設(shè)類C共有n個屬性，m個方法，其中m，n≥0。V＿Union表示所有成員變量。M_Union表示所有成員方法。這里使用數(shù)據(jù)標(biāo)記(data token)而非語句作為基本單元來修正切片這個概念。數(shù)據(jù)切片包含和切片變量存在依賴關(guān)系的數(shù)據(jù)集合，簡寫作DataSlice(L，V)，其中L表示程序中的某個點，通常情況下特指某條語句：V表示在L定義或使用的變量的集合；#表示勢操作，表示集合中元素的個數(shù)。則屬性間內(nèi)聚度、方法與屬性間內(nèi)聚度和方法間內(nèi)聚度的計算公式分別為式(1)~(3)，如下所示：

??

4．3 實驗操作
??? 采用目前最主流的程序切片技術(shù)，以系統(tǒng)依賴圖為基礎(chǔ)，利用圖的可達(dá)性算法獲得切片結(jié)果。然后利用將切片結(jié)果代入式(1)～(3)進(jìn)行計算，得到內(nèi)聚度。
??? 以下面的程序為例進(jìn)行切片，計算內(nèi)聚度，并和基于依賴性分析的類內(nèi)聚度度量方法相對比。

程序切片的概念是在考慮各個方法、變量之間的依賴關(guān)系并在依賴圖的基礎(chǔ)上構(gòu)造的。舉一個簡單的C++程序?qū)ι鲜龉竭M(jìn)行應(yīng)用，程序如下：

??? 所定義的類是Cuboid，它有5個變量，2種方法，V_Uion={a，b，c，A，V}，M_Uion={Area，Volume }。
??? 構(gòu)造面向?qū)ο笠蕾噲D，利用可達(dá)算法得到數(shù)據(jù)切片如下：

??? 利用式(1)~(3)進(jìn)行度量計算，具體過程如下：
??? (1)內(nèi)聚度量值是一個3元組，分從屬性之間、方法之間、屬性和方法之間3個層面進(jìn)行內(nèi)聚度量；
??? (2)DataSliee(L，a)∩V_Uion={a}；同樣，DataSliee(L，b)∩V_Uion=，DataSlice(L，c)∩V_Uion={c}，進(jìn)行勢操作后取值均為1：
??? (3)DataSliee(L，V)∩V_Uion={a，b，c}，DataSlice(L，A)∩V_Uion={a，b，c}，進(jìn)行勢操作后取值均為3；
??? (4)DataSliee(L，A)∩DataSlice(L，V)={a，b，c}，進(jìn)行勢操作后取值為3；
??? (5)根據(jù)式(4)計算得到：Cohesion(V_V)=(1+1+3+3)／4×5=2x5；
??? (6)DataSlie(L，Area)∩M_Uion={Area}；同樣，DataSliee(L，Volume)∩M_Uion={Volume}，進(jìn)行勢操作后取值均為1。
??? 計算得出Cohesion(M_M)=(1+1)／2x1=1。兩個方法之間不存在調(diào)用、繼承等關(guān)系，它們是獨立的，所以內(nèi)聚度為1；DataSlice(L，Area)∩DataSlice(L，Volume)∩M_Uion進(jìn)行勢操作后取值均為1。
??? 計算得出Cohesion(M_V)=1／5。所以Cuboid的內(nèi)聚度為一個3元組Cohesion(Cuboid)={Cohesion(V_V)，Cohesion(M_M)，Cohesion(M_V)}={2／5，1，1／5}。

5 結(jié)束語
??? 利用程序切片技術(shù)，將度量粒度縮小到語句級別。而這里的度量粒度更是小到變量級別，在更小的級別上進(jìn)行度量。基于程序切片的軟件內(nèi)聚度和耦合度度量從軟件的基本粒度一變量出發(fā)，跳躍了面向過程和面向?qū)ο蟪绦虻膮^(qū)別，就其度量方法和公式考慮是沒有局限性的，是普適的。
??? 一個優(yōu)良的內(nèi)聚度度量準(zhǔn)則應(yīng)滿足Briand的4個性質(zhì)，即非負(fù)性及標(biāo)準(zhǔn)化、最小值和最大值、單調(diào)性、模塊合并后內(nèi)聚度不會增大。后續(xù)工作就是證明基于面向?qū)ο蟪绦蚯衅膬?nèi)聚度度量方法符合Brland的4個性質(zhì)。

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