如何提升软件质量及开发效率

1、简介

保证软件质量，是一个贯穿整个软件生存周期的重要问题，而不仅仅只是测试，软件测试只是能发现问题，就像温度计只能判断你是否感冒，从源头降低问题出现的概率才是重点。

软件开发中每个阶段都可能导致软件出现质量问题，并且越到后期，修改和维护的成本就越高，甚至在交付阶段出现一个小bug的测试修改成本将会是开发阶段的百倍千倍。

所以想要提升软件质量和开发效率，需要从每个阶段都要介入。

2、软件质量模型

ISO/IEC 25010是国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合发布的软件质量模型。它是ISO/IEC 9126标准的更新版本，也被称为SQuaRE（软件产品质量要求和评估）。

ISO/IEC 25010定义了一系列的软件质量特性和子特性，用于评估和衡量软件的质量。

这些质量特性包括功能适用性、性能效率、兼容性、可靠性、安全性、可维护性、可移植性和可用性。

1. 功能适用性：指软件是否满足用户的功能需求。
   • 功能完整性：软件是否提供了所有必要的功能。
   • 功能正确性：软件是否按照规定的要求和规范执行功能。
   • 功能适应性：软件是否能够满足用户的特定需求。
2. 性能效率：指软件在给定资源下的性能表现。
   • 时间特性：软件在给定时间内完成任务的能力。
   • 资源利用率：软件在使用资源方面的效率。
   • 容量：软件在处理大量数据时的性能表现。
3. 兼容性：指软件在不同环境和平台下的兼容性，包括硬件兼容性、软件兼容性、数据兼容性等方面的评估。
   • 硬件兼容性：软件是否能够在不同硬件平台上正常运行。
   • 软件兼容性：软件是否能够与其他软件和系统进行良好的集成。
   • 数据兼容性：软件是否能够正确处理和转换不同格式的数据。
4. 易用性：指软件对于用户的易用性和用户体验。
   • 易学性：软件是否容易学习和使用。
   • 易操作性：软件是否容易进行操作和交互。
   • 用户满意度：用户对于软件的满意程度和体验。
5. 可靠性：指软件在给定条件下的可靠性和稳定性。
   • 可靠性：软件在给定条件下的稳定性和可靠性。
   • 容错性：软件在出现错误或异常情况时的处理能力。
   • 可恢复性：软件在发生故障或错误后的恢复能力。
6. 安全性：指软件对于未经授权的访问和恶意攻击的防护能力。
   • 机密性：软件对于未经授权的访问和信息泄露的防护能力。
   • 完整性：软件对于数据和信息的完整性和保护能力。
   • 可用性：软件对于用户的可用性和可访问性。
7. 可维护性：指软件的可维护性和可演化性。
   • 可测试性：软件是否容易进行测试和验证。
   • 可修改性：软件是否容易进行修改和维护。
   • 可扩展性：软件是否容易进行功能扩展和升级。
8. 可移植性：指软件在不同平台和环境下的可移植性。
   • 可适应性：软件是否能够适应不同的操作环境和平台。
   • 可安装性：软件是否容易进行安装和部署。
   • 可替代性：软件是否能够替代其他软件或系统。

3、需求分析

从需求分析阶段开始，可以采取以下措施来提升软件质量：

1. 清晰明确的需求定义：确保需求文档中的需求描述准确、一致、完整，并与利益相关者达成共识。这有助于避免后续开发过程中的需求变更和误解。
2. 风险分析和管理：在需求分析阶段，进行风险分析，识别潜在的风险和问题，并制定相应的风险管理计划。这有助于在后续开发过程中及时应对和解决问题，提高软件的可靠性和稳定性。
3. 可追踪性和变更管理：确保需求文档中的需求能够进行追踪和管理，包括需求的来源、变更历史、优先级等信息。这有助于跟踪需求的变化和演化，避免需求的遗漏和混淆。
4. 需求验证和确认：在需求分析阶段，与利益相关者进行需求验证和确认，确保需求的准确性和可行性。这有助于避免后续开发过程中的需求误解和偏差。
5. 设计评审和验证：在需求分析阶段，进行设计评审和验证，确保设计方案能够满足需求，并符合软件质量标准和最佳实践。这有助于避免后续开发过程中的设计错误和问题。
6. 需求变更管理：在需求分析阶段，建立有效的需求变更管理机制，确保需求变更经过评估和控制，并及时更新相关文档和沟通利益相关者。这有助于避免需求变更对软件开发进度和质量的影响。
7. 需求跟踪和回溯：建立需求跟踪和回溯机制，确保需求的实现能够被追踪和验证。这有助于确保软件开发过程中的每个需求都得到满足，并能够与需求文档进行一致性检查。
8. 需求管理工具的使用：使用专业的需求管理工具，帮助管理和跟踪需求，提高需求分析的效率和准确性。这些工具可以帮助记录和管理需求的变更、优先级、状态等信息。

通过以上措施，可以在需求分析阶段提升软件质量，减少后续开发过程中的问题和风险，提高软件的可靠性、可用性和用户满意度。

4、软件设计

从软件设计阶段开始，可以采取以下措施来提升软件质量：

1. 清晰明确的设计目标：在软件设计阶段，明确设计的目标和要求，包括功能需求、性能需求、安全需求等。这有助于确保设计方案能够满足需求，并符合软件质量标准和最佳实践。
2. 模块化和组件化设计：将软件系统划分为模块和组件，每个模块和组件负责特定的功能或任务。这有助于提高软件的可维护性和可测试性，减少代码的复杂性和耦合度。
3. 设计模式和最佳实践：采用设计模式和最佳实践，可以提高软件的可重用性和可扩展性。设计模式是一些经过验证的设计思想和方法，可以帮助解决常见的设计问题和挑战。
4. 强调可测试性：在软件设计阶段考虑软件的可测试性。设计易于测试的代码结构和接口，以便进行单元测试、集成测试和系统测试。可测试的代码更容易发现和修复错误。
5. 考虑性能和可伸缩性：在软件设计阶段考虑软件的性能和可伸缩性。选择适当的算法和数据结构，避免性能瓶颈和资源浪费。设计可伸缩的架构，以便在需要时能够方便地扩展系统。
6. 设计评审和验证：在设计阶段，进行设计评审和验证，确保设计方案能够满足需求，并符合软件质量标准和最佳实践。设计评审可以通过团队内部的讨论和审查，或者邀请外部专家进行评审。
7. 设计文档和规范：编写清晰、详细的设计文档和规范，包括系统结构、组件接口、数据模型等。这有助于团队成员之间的沟通和理解，减少设计误解和偏差。
8. 设计工具和技术：使用专业的设计工具和技术，可以提高设计的效率和准确性。这些工具可以帮助绘制系统结构图、数据流程图、UML类图等，辅助。

软件设计人员最好对8项软件质量模型、6大软件设计原则、23种设计模式有一定了解，否则设计软件时只凭经验容易考虑不足。

5、项目管理

1.1 版本管理

版本管理是一种用于跟踪和控制软件开发过程中的代码变化的工具。它可以帮助开发团队更好地协作、管理代码、追踪问题和改进软件质量。

以下是版本管理提升软件质量的几个方面：

1. 团队协作：版本管理系统允许多个开发人员同时在同一个代码库上工作，而不会相互干扰。每个人都可以独立地进行修改和测试，并将其更改合并到主代码库中。这样可以提高团队的协作效率，减少代码冲突和错误。
2. 版本控制：版本管理系统可以跟踪每个代码文件的历史记录和变化。这意味着开发人员可以轻松地回滚到之前的版本，以修复错误或还原功能。此外，版本控制还可以帮助开发人员识别和解决代码冲突，确保代码的一致性和稳定性。
3. 代码审查：版本管理系统可以促进代码审查过程。开发人员可以将自己的代码更改提交到版本管理系统中，并请求其他团队成员进行审查。这有助于发现潜在的问题、改进代码质量和确保最佳实践的遵循。
4. 分支管理：版本管理系统允许创建分支，这是一个独立的代码副本，可以在不影响主代码库的情况下进行修改和测试。分支可以用于开发新功能、修复错误或实验性的工作。一旦分支上的更改被验证为稳定和可靠，可以将其合并回主代码库中。这种分支管理的能力可以提高软件质量，减少对主代码库的直接影响。

1.2 项目结构规范

在一个项目中如果我们把项目的所有文件都放在一个文件夹里面，这就降低了项目的可读性，不便维护等缺点，所以我们要了解一下这方面的知识。

好的目录结构有以下优点：

1. 可读性高: 不熟悉这个项目的代码的人，一眼就能看懂目录结构，知道程序源码在哪、依赖文件在哪，测试目录在哪，配置文件在哪等等。从而非常快速的了解这个项目。
2. 可维护性高: 定义好组织规则后，维护者就能很明确地知道，新增的哪个文件和代码应该放在什么目录之下。这个好处是，随着时间的推移，代码/配置的规模增加，项目结构不会混乱，仍然能够组织良好。

所以，我认为，保持一个层次清晰的目录结构是有必要的。更何况组织一个良好的工程目录，其实是一件很简单的事儿。

例如有一个名为Demo的项目，项目结构如下：

• src：源代码文件夹；
• bin：存放项目的可执行文件、库文件等；
• docs：存放项目的相关文档，例如设计说明、需求说明、协议接口、使用说明等；
• tests：存放测试用例、测试程序；
• examples：存放一下简单示例、demo程序；
• 3rdparty：存放项目使用到的第三方依赖库，最好包含源码和编译后的库文件；
• README.md：项目说明文件，描述项目的功能用途、开发环境、使用的编译器版本、使用的第三方依赖库、依赖文件的说明、简单使用说明、项目结构说明等，便于他人快速了解上手。

6、编码规范

软件编码规范是一组规则和准则，用于指导开发人员在编写软件代码时遵循一致的风格和标准。它的目的是提高软件的质量、可读性和可维护性。以下是一些可以提升软件质量的软件编码规范的重要方面：

1. 一致的命名规则：使用一致的命名约定可以使代码更易读和理解。例如，变量、函数和类的命名应该清晰、具有描述性，并且符合约定俗成的命名规则。
2. 代码缩进和格式化：良好的代码缩进和格式化可以使代码结构更清晰，易于阅读和理解。使用一致的缩进风格和代码布局可以提高代码的可读性。
3. 注释和文档：在代码中添加注释和文档可以帮助其他开发人员理解代码的意图和功能。注释应该清晰、简洁，并且解释代码的关键部分。
4. 错误处理和异常处理：良好的错误处理和异常处理是保证软件质量的重要方面。代码应该能够正确地处理各种错误和异常情况，并提供有用的错误信息和日志。
5. 代码复用和模块化：通过代码复用和模块化可以提高软件的可维护性和可扩展性。将功能相似的代码块封装成可重用的模块，可以减少代码冗余并提高代码的可读性。

通过遵循软件编码规范，开发人员可以编写出更高质量、可读性更好、易于维护和扩展的软件代码。这有助于减少错误和缺陷，并提高软件的可靠性和稳定性。。

• 谷歌C++风格指南（Google C++ Style Guide）；
• 华为 C&C++ 语言安全编程规范；
• OpenHarmony C&C++ 安全编程指南
• C++ Core Guidelines；
• 腾讯代码安全指南；
• 360 C++安全规则集合（safe-rules）

7、代码评审

代码评审是一个重要的质量控制手段，可以帮助提升软件质量、减少bug和问题，并促进团队合作和知识共享。通过定期进行代码评审，可以提前发现和解决问题，提高软件的可靠性和稳定性。

下列是从代码评审可以提升软件质量的几个方面：

1. 发现潜在问题：代码评审可以帮助发现潜在的问题和错误，包括逻辑错误、安全漏洞、性能问题等。通过多人的视角和经验，可以更全面地审查代码，提前发现并解决问题，避免在后期出现严重的bug或漏洞。
2. 提高代码可读性：代码评审可以促使开发人员编写更清晰、可读性更高的代码。评审人员可以提出改进意见，帮助开发人员优化代码结构、命名规范、注释等，使代码更易于理解和维护。
3. 促进知识共享和团队合作：代码评审是一个团队合作的过程，通过评审可以促进团队成员之间的交流和知识共享。评审人员可以分享自己的经验和见解，帮助其他人学习和成长，提高整个团队的技术水平。
4. 提升软件质量和稳定性：通过代码评审，可以减少潜在的bug和问题，提高软件的质量和稳定性。评审人员可以帮助发现并修复一些隐藏的问题，确保软件在发布前经过充分的测试和验证。
5. 规范代码风格和开发流程：代码评审可以帮助确保代码符合规范的编码风格和开发流程。评审人员可以检查代码是否符合公司或项目的编码规范，提出改进意见，确保代码的一致性和可维护性。

8、软件调试

基本软件调试需要包括：

1. 了解编译器（Mingw、MSVC、GCC）常用编译参数；
2. 了解构建工具（QMake、CMake）常用参数；
3. 了解调试工具基本用法（WinDbg、GCC、qt creator、visual studio、AeDebug、WireShark、tcpdump ）；
4. 当程序发生崩溃或异常时，第一时间记录核心转储文件（dump、core），其中包含了程序崩溃时的内存状态和调用栈信息。通过分析核心转储文件，可以了解程序崩溃的原因和位置，帮助定位问题。
5. 使用通用日志库（spdlog、log4cxx、glog）在程序中插入日志记录语句，将程序执行过程中的关键信息记录到日志文件中。通过分析日志文件，可以了解程序的执行流程和状态，帮助发现和解决问题；

9、软件测试

软件测试是一种评估软件质量的过程，旨在发现和纠正软件中的缺陷和错误。通过进行系统性的测试，可以提高软件的可靠性、稳定性和性能，从而提升软件的质量。

不论是软件开发人员还是软件测试人员最好都需要对软件测试、软件质量模型有一定了解，才可以保证快速的发现bug和解决bug，区别在于开发人员了解少一点、测试人员了解多一点。

软件开发人员和软件测试都需要了解：

1. 软件测试的分类；
   • 单元测试；
   • 集成测试；
   • 系统测试；
   • 验收测试；
   • 手动测试；
   • 自动测试；
   • 黑盒测试；
   • 白盒测试；
   • 功能测试；
   • 性能测试；
   • 安全测试；
   • 兼容性测试；
   • 可靠性测试；
   • 易用性测试等
2. 可用的自动测试框架（qt test、gtest）、软件测试工具的选择和学习和积累；
3. 软件测试模型（V、W、X、H）的优缺点和选择；
4. 测试用例的编写规范和编写方法；
5. 软件出现问题的记录及完善测试用例的覆盖。