嵌入C语言的测试驱动开发：为什么要调试？

要点

1.为什么你会遇上这些bug？因为它们是你放的。

2.在TDD(测试驱动的开发)中，你会在一个严格的反馈循环中，开发测试与生产代码。

3.TDD可能有助于避免恼人的Zune bug。

4.目标硬件瓶颈有多种形式，你可以在严格的TDD反馈循环中，用TDD来避开瓶颈。

5.TDD帮助你确保自己的代码如期望那样运行。但如果不是这样，你该如何建立一个可靠的系统？

6.TDD快速地发现小的和大的逻辑错误，防止出现bug，使最终得到较少的bug。

我们的工作方式都是编写代码，然后努力让它运行起来。先建立，然后改错。测试是以后的事，即写完代码后才要做的事。在不可预期的调试工作上，大概要花掉我们一半的时间。在日程表上，调试工作都穿着测试与集成的外衣。它是风险与不确定性的一个来源。修正了一个bug可能会产生另一个bug，有时甚至是一连串的bug。

保持调试的统计有助于预测要花多少时间才能消除bug。你要度量和管理bug。看曲线的拐点，拐点表示了趋势，告诉你最后修正的bug要比产生的多。拐点表示的是已经做的事，但你永远不知道是否在代码的某个阴暗角落还躲藏着其它的致命bug。

可制造性设计的一个方面是确定为什么你会有这些bug。答案很简单：错误是我们放进去的。这就是我们的工作方式。在开发以后的测试时，就会发现问题(图1和参考文献1)。我们在开发时会制造错误，测试的工作就是找到这些问题。只要仔细地测试，就会发现错误。开发后的测试工作意味着必须找到、修复和管理大量的错误。

图1，在开发以后做测试时，会发现缺陷

这种调试居后的编程程序是当今最常见的编程方式。先写代码，再调试它。调试居后的编程方式有风险。人都会犯错误。你既不能确定bug将在何时现身，也不能确定会花多长时间才能发现它们(图2)。

图2，人都会犯错误。你无法确定bug何时出现，以及要花多少时间才能找到它们

当发现一个bug的时间(TD)增加时，寻找bug根源的时间(TFIND)也会增加，通常增加得更多。如果从错误的引入到发现要花数小时、数天、数周，甚至数月时间，你已忘掉了当时的背景，必须开始做bug大扫荡。当你在开发周期以外发现缺陷时，就必须管理bug。对于有些bug，发现的时间不会影响修复的时间(TFIX)，但有些代码的运行也可能依赖于bug，修改这些bug会造成其它bug。

短周期以及主动的测试自动化可节省时间和工作量。这时，你再不需要重复繁重而易错的手工测试。有了测试自动化，重复测试几乎不会增加额外工作量。测试自动化快速地探测出副作用，避免了对调试事务的需求。

另一种方案是TDD(测试驱动的开发)，它在一个严格反馈的循环中开发出测试代码与生产代码(参考文献2和3)。一个TDD微循环是：编写一个测试，未编译时观察该测试，做编译且测试失败，使编译通过，清除任何多余内容，并重复该过程直至结束。编写测试代码与编写生产代码是整合的过程。如果犯了一个错误，没有通过新测试，你马上就可以知道并改正错误。测试会告诉你是否通过了新测试却产生了某个错误。在设备测试装置中加入自动化测试(图3)，就可以自由地做重复测试。

图3，测试会告诉你是否通过了新的测试，但却引入了一个bug。自动测试要插入到一个单元测试装置中

在TDD反馈回路中做开发与测试时，只能避免一部分bug的出现，但不能完全消除。TDD对设计以及时间的分配方式有着意义深远的影响。

与后调试的编程模式相反，TDD并不包含追踪错误的风险与不确定性(图4)。当发现一个错误的时间接近于0时，寻找错误根源的时间也会趋于0。刚产生的代码问题通常显而易见。如果不那么明显，则开发人员只要简单地恢复刚做的修改，就可以回到一个可运行的系统。寻找和修改错误的时间和产生的时间一样少，只有当程序员记忆随时间而模糊，并且有更多的代码依赖于较早的错误时，事件才会变糟。

TDD为错误提供了即时的通知，可防止出现很多要被迫追踪的bug。TDD可防止出现缺陷，而后调试编程会带来耗时耗力的调试工作。

Zune bug

TDD可能有助于避免恼人的Zunebug。微软公司的Zune是为了与苹果公司的iPod竞争。2008年12月31日，Zune变成了"专为一天的程序块(abrick for a day)"。12月31日是新年前夜，是一个闰年的最后一天，这是30G Zune要经历的第一个闰年。很多人都将Zune错误归因于时钟驱动程序中的一个函数。虽然列表1中的代码并非实际的驱动程序码，但它有相同的效果。你可以从列表1中Zune的无限循环中找到一些端倪吗？

图4，TDD对于设计以及时间的使用有深远的影响。与调试居后的编程模式比较，TDD

没有回溯追踪bug的风险与不确定性

图5，对快速反馈的需求使TDD微循环离开目标硬件，而原生地运行在开发系统上。一个TDD循环包括双重目标的风险，但提供了快速TDD反馈回路的好处