線性程式碼順序及跳轉

線性程式碼順序及跳轉（Linear code sequence and jump）簡稱LCSAJ，是軟體測試相關的術語。其廣義的定義是一種程式分析方式，可以識別出要測試程式碼中的結構單元。其主要用途是用在動態軟體分析（英语：Dynamic program analysis）中，來確認「測試到什麼程度才算是足夠？」。動態軟體分析用來衡量軟體測試資料的品質以及有效性，而其量化數據是由要測試程式碼中的結構單元數量來確認。動態分析若是用來量化測試資料中的結構單元數量，此分析也會稱為是結結構覆蓋率分析。 線性程式碼順序及跳轉也有狹義的定義，是程式碼中明確定義的一段連續程式碼，此定義下的LCSAJ也稱為跳躍—跳躍路徑（JJ-path）。 LCSAJ分析法是由Michael Hennell（英语：Michael Hennell）教授提出，目的是為了評估原子核物理学用到的數學函式庫的品質。Hennell教授後來成立了LDRA公司（英语：Liverpool Data Research Associates），將為計劃開發的測試平台商品化販售，也就是後來的LDRA Testbed（英语：LDRA Testbed）。 LCSAJ是從1976年開始的，現在也稱為是跳躍—跳躍路徑（JJ-path）。 LCSAJ是程式路徑中的一部份，包括一段線性（連續）程式碼，後面有條件流程跳躍指令，並且包括以下三部份的程式碼 ： 線性程式碼的啟始 線性程式碼的結束 線性程式碼結束後，依控制流程會跳躍到的目的程式。 LCSAJ和（最大的）基礎區塊不同，LCSAJ可以彼此重疊，因為可能在LCSAJ程式碼中間會出現跳躍到其他程式的跳躍指令，而基礎區塊程式碼中間不允許有跳躍指令。而且，條件式跳躍就會產生互相重疊的LCSAJ，條件成立時會執行程式碼A，條件不成立時會執行程式碼B，這就產生二段重疊的LCSAJ。因此，每一個基礎區塊都是LCSAJ，但LCSAJ可能會包括一個到多個基礎區塊。根據1986年的一篇文章指出，LCSAJ的大小多半是基礎區塊的四倍。 以下是用到基礎區塊的正式LCSAJ定義： 一個到多個連續編號p, (p+1), ..., q基礎區塊程式單元的序列，之後有一個控制流程的跳躍，可能是跳出此程式碼單元，或是到編號為r的基礎區塊，r≠(q+1)。有關編號p，可能p=1，或者有其他的基礎區塊會跳到編號為p的基礎區塊（在LCSAJ的跳躍指令中，會說明要跳躍到的基礎區塊） 根據Jorgensen 2013年版的教科書，在英國以外，且不是ISTQB以外的文獻中，會將此敘述稱為是决策到决策路径（DD-path）。 覆蓋率分析度量可以確認測試進行的程度如何。最基本的度量是有執行到敘述，相對於所有敘述的比例，有效測試比率1（TER1）： T E R 1 = number of statements executed by the test data total number of executable statements {\displaystyle TER_{\text{1}}={\frac {\text{number of statements executed by the test data}}{\text{total number of executable statements}}}} 也有較高階的覆蓋率分析度量，例如考慮執行到控制流跳躍的比例，或是執行到LCSAJ的比例： T E R 2 = number of control-flow branches executed by the test data total number of control-flow branches {\displaystyle TER_{\text{2}}={\frac {\text{number of control-flow branches executed by the test data}}{\text{total number of control-flow branches}}}} T E R 3 = number of LCSAJs executed by the test data total number of LCSAJs {\displaystyle TER_{\text{3}}={\frac {\text{number of LCSAJs executed by the test data}}{\text{total number of LCSAJs}}}} 上述的度量有階層的關係，若TER3 = 100%，表示TER2 = 100%，且TER1 = 100%。 TER1和TER2的度量約在1970年代初期出現，TER3則是在1970年代末期。在DO-178（英语：DO-178）標準剛開始時，有要求TER1 = 100%，後來在1992年加上MC/DC（修改條件判斷覆蓋）的額外要求。許多專案會強制要求更高階的 TER3 = 100%，例如航太、通訊以及銀行[來源請求]。在使用TER3時，有一個實務上的問題，是許多LCSAJ有包括互相矛盾的條件，因此無法執行到。 考慮以下的C語言程式： #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> #define MAXCOLUMNS 26 #define MAXROW 20 #define MAXCOUNT 90 #define ITERATIONS 750 int main (void) { int count = 0, totals[MAXCOLUMNS], val = 0; memset (totals, 0, MAXCOLUMNS * sizeof(int)); count = 0; while ( count < ITERATIONS ) { val = abs(rand()) % MAXCOLUMNS; totals[val] += 1; if ( totals[val] > MAXCOUNT ) { totals[val] = MAXCOUNT; } count++; } return (0); } 這段程式中對應的LCSAJ程式啟始、結束及跳轉目標列表如下： 從這段程式可以看出LCSAJ識別到的程式碼可能會包括決策點，表示有經過決策判斷，判斷後的結果是繼續執行後面的程式。例如例子中的LCSAJ 2就包括了while指令，而當時的情形是(count < ITERATIONS)條件成立。 每一行程式都會劃分在一個或是多個LCSAJ範圍內，因此有每一行的LCSAJ密度，例如第17行出現在6個LCSAJ範圍內，因此其LCSAJ密度為6。在評估程式的可維護性時很有幫助，每一行的LCSAJ密度也反映了修改那一行會影響的LCSAJ數量。 若測試資料可以使所有的LCSAJ都至少執行一次，就滿足TER3 = 100%的覆蓋率等級。 M.A.Hennell, D.Hedley and M.R.Woodward, "Quantifying the test effectiveness of Algol 68 programs", Proceedings of the Strathclyde ALGOL 68 conference 1977, pp. 36 – 41, ISSN 0362-1340 M. A. Hennell, An experimental testbed for numerical software. {I}. {Fortran}, The Computer Journal 21(4):333--336, @nov, 1978 M. A. Hennell and D. Hedley, An experimental testbed for numerical software. {II}. {ALGOL 68}, The Computer Journal 22(1):53--56, @feb, 1979 M.A. Hennell, M.R.Woodward and D.Hedley, "On program analysis", Information Processing Letters, 5(5), pp. 136 – 140, 1976 M. R. Woodward, M. A. Hennell, "On the relationship between two control-flow coverage criteria: all JJ-paths and MCDC", Information and Software Technology 48 (2006) pp. 433–440 M.A.Hennell, D.Hedley and I.J.Riddell, "Assessing a Class of Software Tools", Proceedings of the 7th International Conference on Software Engineering March 1984, pp. 266 – 277. ISSN 0270-5257 Martyn A. Ould and Charles Unwin (编). Testing in Software Development. Cambridge University Press. 1986: 102. ISBN 978-0-521-33786-1.  Groenda, Henning. Certifying Software Component Performance Specifications. KIT Scientific Publishing. 2013: 198–200. ISBN 978-3-7315-0080-3.  quoting from Yates, D. F. Inclusion, subsumption, JJ-paths, and structured path testing: a Redress. Software Testing, Verification and Reliability. 2009, 19 (3): 199–213. doi:10.1002/stvr.400.  Paul C. Jorgensen. Software Testing: A Craftsman’s Approach, Fourth Edition. CRC Press. 2013: 136. ISBN 978-1-4665-6068-0.  J.R.Brown, "Practical Application of Automated Software Tools", TRW Report No. TRW-SS-72-05, presented at WESCON, 1972 M.R.Woodward, D.Hedley and M.A.Hennell, “Experience with Path Analysis and Testing of Programs”, IEEE Transactions on Software Engineering, Vol. 6, No. 3, pp. 278 – 286, May 1980 Software Considerations in Airborne System and Equipment Certification-RTCA/DO-178B, RTCA Inc., Washington D.C., December 1992