CMT++ und CMTJava Metrikentools

CMT++ und CMTJava Complexity Measures Tools sind Werkzeuge zur Messung der statischen Komplexität von C und C++ bzw. Java-Software. Die Codekomplexität hat direkten Einfluß auf die Fehlerträchtigkeit von Applikationen. Komplexe Software ist schwierig zu testen. Damit erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß Bugs im Programm unentdeckt bleiben. Komplizierter Code hat zudem meist eine höhere Fehlerrate und ist schwieriger zu warten.

Da Softwaretests und -wartung in der Regel erhebliche Kosten verursachen, ergibt sich durch den Einsatz von CMT++ und CMTJava ein erhebliches Kosteneinsparungspotential.

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CMT++ und CMTJava gibt unter anderem eine Einschätzung darüber ab, wie viele Bugs das Programm wahrscheinlich auf Grund seiner Komplexität enthält und wie lange man braucht, um die Software zu verstehen.
Da die Zeit, die in Projekten für Softwaretests zur Verfügung steht, normalerweise beschränkt ist, kann mit CMT++ bzw. CMTJava eine Auswahl der Codeteile erfolgen, die unbedingt getestet werden sollten. Die Schwerpunkte des Softwaretests können also am "richtigen Ort" angesetzt werden.

CMT++ und CMTJava berechnen die folgenden Softwaremetriken:

a) McCabes Cyclomatic Number weitere Informationen
b) Lines-of-code-Metriken weitere Informationen
c) Halsteads Metriken weitere Informationen
d) Maintainability Index weitere Informationen

a) McCabe Cyclomatic Number v(G)

Die Cyclomatic Number v(G) gibt die Komplexität des Steuerflusses eines Programms an. Für eine einzelne Funktion ist v(G) eins niedriger als Anzahl der Verzweigungspunkte im Programm. Je größer die Cyclomatic Number ist, desdo schwieriger ist die Software zu verstehen.
Die Cyclomatic Number einer Funktion sollte nicht größer als 15 sein. Mehr als fünfzehn Pfade sind schwierig zu identifizieren und zu testen. Eine Ausnahme hiervon sind lediglich "selection statements" mit mehreren Verzweigungen. Eine vernünftige Obergrenze von v(G) für eine Datei liegt bei 100.

weitere Informationen über McCabe Cyclomatic Number

weitere Information über McCabe-Metriken vom Software Engineering Institute der Carnegie Mellon University

b) Lines-of-code-Metriken

Lines-of-code-Metriken sind die ältesten Metriken für Softwarekomplexität.

CMT++ und CMTJava berechnen die folgenden Line-of-Code-Metriken:

LOCbl	Anzahl der Leerzeilen
LOCcom	Anzahl der Kommentarzeilen
LOCphy	Anzahl aller Zeilen
LOCpro	Anzahl der Zeilen mit Programmcode (inkl. Kommentarzeilen)

Eine Funktion sollte zwischen 4 und 40, eine Datei zwischen 4 und 400 Programmzeilen haben.
Dateien, die über 400 "lines of code" haben, sind in der Regel zu lang, um als Einheit verstanden zu werden.
Der Anteil der Kommentarzeilen sollte zwischen 30 und 75 % liegen.

weitere Informationen über Lines-of-Code-Metriken

c) Halstead's Metriken

B	B ist ein Wert für die wahrscheinliche Fehleranzahl eines Programms. Die pro Datei ausgelieferte Bug-Anzahl sollte auf jeden Fall unter 2 liegen. Erfahrungsgemäß ist die Anzahl der Bugs in C bzw. C++ Dateien i.d.R. höher als durch B angegeben.
D	Schwierigkeitsniveau, Störungsneigung
E	Implementierungsaufwand
L	Programmniveau = Abstraktionsniveau des Programms
N	Programmlänge = Anzahl der Gesamtzahl der verwendeten Operatoren + Gesamtzahl der verwendeten Operanden N = N1 + N2
N1	Gesamtzahl der verwendeten Operatoren
N2	Gesamtzahl der verwendeten Operanden
n	Vokablulargröße (Anzahl unterschiedlicher Operatoren und Operanden), n = n1 +n2
n1	Anzahl unterschiedlicher Operatoren
n2	Anzahl unterschiedlicher Operanden
T	notwendige Zeit um einen Programmteil zu verstehen
V	Programmvolumen bzw. Informationsgehalt des Programms Halsteads Volume V gibt die Implementierungsgröße eines Algorithmus an. V sollte für eine Funktion zwischen 20 und 1000 liegen. Bei Volumen über 1000 macht die Funktion zu viele Dinge. Das Volumen V einer Datei sollte zwischen 100 und 8000 liegen. Diese Limits basieren auf Volumenmessungen für Dateien, deren Programmierzeilenanzahl und Cyclomatic Number an den empfohlenden Grenzen liegen.

weitere Informationen über Halstead-Metriken

weitere Information über Halstead´s Metriken vom Software Engineering Institute der Carnegie Mellon University

d) Maintainability Index (Wartungsindex)
Der Maintainability Index ist ein Zahlenwert zur Bestimmung der Wartungsfreundlichkeit (Maintainability) von Softwarecode.
Der Maintainability Index wird mit bestimmten Formeln errechnet, die auf den Lines-of-Code-Metiken, den McCabe- und Halstead-Metriken basieren.
Die Messung der Maintainability hilft unter anderem dabei festzustellen, wann es günstiger bzw. weniger riskant ist, Codeteile neu zu schreiben anstatt sie zu verändern.

Interpretation der CMT++/CMTJava Metriken

Module, die eine hohe Komplexität haben, müssen sehr sorgfältig getestet werden. Was unter hoher Komplexität zu verstehen ist, hängt vom Entwicklungsprozeß und den Qualitätskriterien des Projektes ab. Absolute und überall gültige Werte für noch akzeptable Metriken können daher nicht gegeben werden. Die von CMT++ bzw. CMTJava angegebenen Limits geben gute Anhaltspunkte. Die CMT++/CMTJava Alarmlimits basieren auf anerkannten Erfahrungen mit Programmen, die als vorbildlich gelten. Die Alarmlimits können jedoch an die jeweiligen Projekterfordernisse angepaßt werden.

Bezüglich der dynamischen Tests sind die Cyclomatic Number v(G) und die "Number of delivered bugs" (B) die wichtigsten Metriken. Die Cyclomatic Number gibt die "Control Flow Complexity" an. Hierdurch ergibt sich, daß Module und Funktionen mit hoher Cyclomatic Number mehr Tests benötigen als solche mit einer niedrigen Cyclomatic Number. Für jede Funktion sollten mindestens so viele Testfälle gemacht und Fehler aufgedeckt werden, wie ihre Cyclomatic Number angibt.

CMT++/CMTJava Produkteigenschaften

CMT++ und CMTJava sind für schnelle Arbeitsweise, einfache Handhabung und stabiles Arbeiten - im Fall von CMT++ selbst mit nicht C-präprozessiertem Code - bekannt.
Die Anforderungen für eine Installation von CMT++ bzw. CMTJava sind vergleichsweise bescheiden: je nach Plattform reichen 1-2 MB Speicherplatz aus.

Weitere Informationen

Übersicht über die letzten CMT++ bzw. CMTJava-Releases

Visual Studio-Integration

Produktpräsentation (17 Slides)

Komplexität und Qualität von Software (Artikel aus MSCoder) (738 KB) weitere Informationen über CMT++ (in Englisch) bzw. CMTJava (in Englisch)

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last updated: 26.06.2007

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