Introducción a las pruebas de programas

La prueba de programas es el proceso de evaluar un programa para garantizar que cumple con los requisitos. A menudo, se malinterpreta como una distracción que impide crear funcionalidades nuevas, un obstáculo para la productividad, o incluso un paso innecesario, puesto que todo parece funcionar bien en el equipo local. Imaginemos esta situación: un profesional de ingeniería ha dedicado años al diseño y desarrollo de software de control para un cohete de próxima generación. El día del lanzamiento, todo transcurre según lo previsto hasta que, unos segundos después del despegue, el cohete se desvía de su trayectoria y explota debido a un simple caso de desbordamiento de enteros. Esto es lo que sucedió con el vuelo inaugural del cohete Ariane 5, y es solo un ejemplo de lo catastróficos que pueden ser los errores de software.

Importancia de las pruebas de programas

Los errores de software tienen consecuencias. De hecho, errores han provocado que máquinas de radioterapia administren dosis incorrectas, que algoritmos de trading pierdan millones de dólares, e incluso que un satélite enviado a Marte se extravíe debido a conversiones de unidades incorrectas. Estos eventos del mundo real exponen el papel fundamental de las pruebas de programas para identificar posibles errores antes de que causen perjuicios. En su labor diaria, los profesionales de ingeniería se esfuerzan por desarrollar código que funcione y siga funcionando de manera fiable con el paso del tiempo. La prueba de programas garantiza que las decisiones importantes basadas en software sean sensatas.

Realizar pruebas en etapas iniciales del proceso de desarrollo puede reducir sustancialmente los costes. El coste de corregir un bug aumenta a medida que el ciclo de desarrollo avanza. Detectar problemas en etapas iniciales no solo ahorra tiempo y dinero, sino que también reduce el riesgo de que se produzcan retrasos en los proyectos y garantiza que el proceso de desarrollo sea más fluido. Integrar la prueba de programas en las primeras etapas de desarrollo permite detectar y abordar posibles problemas antes de que empeoren, lo que garantiza en un software más sólido y fiable.

Prueba de programas manual y automatizada

Si alguna vez ha desarrollado código, lo ha sometido a prueba, aun sin saberlo. La prueba de programas es el proceso de evaluar una aplicación de software para identificar bugs, fallos y déficit de requisitos. Ejecutar un script para comprobar si genera el resultado correcto es un ejemplo de prueba manual. No obstante, las pruebas manuales requieren que quien las ejecute recuerde los procedimientos y evalúe si el resultado es correcto, lo que depende del conocimiento que cada persona tenga sobre la aplicación. Si la persona renuncia, el conocimiento y su capacidad de probar el código se marchará con ella.

Las pruebas de programas de hoy en día han evolucionado, de manuales a automatizadas, y proporcionan un método sistemático de evaluar programas. Documentar el comportamiento esperado y los pasos de la prueba permite transferir conocimiento fundamental de las personas al código de prueba, lo que amplía el número de personas que pueden realizar pruebas y permite obtener un código más homogéneo y fiable. Las pruebas de programas automatizadas permiten comparar el comportamiento real del sistema con los resultados esperados, para exponer discrepancias que necesitan atención, o pruebas que se deben actualizar.

Objetivos de las pruebas de programas

• Detectar bugs en etapas iniciales: Es fundamental identificar errores en etapas iniciales del proceso de desarrollo, ya que el coste de corregirlos aumenta exponencialmente a medida que el proyecto avanza. Los errores que llegan a la etapa de despliegue pueden provocar pérdidas financieras y daños a la reputación.
• Detectar problemas de fiabilidad y rendimiento: Es fundamental probar el código en todas las condiciones, incluso en casos límite. Los problemas de rendimiento, como tiempos de respuesta lentos, pueden ser tan problemáticos como los resultados incorrectos.

Tipos de pruebas de programas

Existen muchos tipos de pruebas de programas, y puede resultar difícil saber cuál es el más apropiado. Estos son varios tipos esenciales de pruebas de programas que debe conocer:

• Pruebas unitarias: Se centran en verificar la funcionalidad de componentes individuales o unidades de código de manera aislada. Las pruebas unitarias ayudan a aislar e identificar bugs en una etapa inicial, y pueden ser relativamente rápidas, y fáciles de crear y ejecutar.
• Pruebas de integración: Verifican las interfaces entre unidades de código para garantizar que interactúan según lo esperado. Detectan problemas de incongruencia en formatos de datos e incompatibilidades de interfaces de código.
• Pruebas de sistema: Consisten en probar todo el sistema integrado para garantizar que cumple con los requisitos especificados. Simulan escenarios del mundo real para verificar que el software se comporta correctamente en las condiciones esperadas.
• Pruebas de humo: Verifican que las funcionalidades más esenciales funcionan correctamente y que el software está listo para pruebas adicionales. Es una manera rápida de comprobar la funcionalidad básica del software.
• Pruebas de regresión: Comprueban si los cambios en el código provocan cambios de comportamiento imprevistos. Garantizan que el software sigue funcionando según lo previsto después de modificaciones.
• Pruebas de rendimiento: Evalúan el rendimiento del software en diversas condiciones. Miden el tiempo de respuesta y uso de recursos para identificar cuellos de botella y optimizar el rendimiento.

Mocking, o simulación de datos, no es un tipo de prueba, sino un mecanismo para probar componentes de manera aislada simulando dependencias. Ayuda a aislar y probar partes concretas del sistema sin depender de componentes reales.

Estos tipos de pruebas se pueden combinar para cubrir las necesidades específicas de un proyecto. Por ejemplo, una prueba unitaria puede usar mocking, o una prueba de integración puede ser una prueba de regresión.

Ejemplo: Pruebas unitarias en MATLAB

La prueba más básica que se puede realizar es una prueba manual, que se ejecuta en la línea de comandos para probar si la salida funciona según lo esperado. No obstante, la prueba de programas manual tiene limitaciones y es propensa a errores.

En lugar de pruebas manuales, puede utilizar el marco de pruebas unitarias de MATLAB para escribir pruebas repetibles.

Veamos un ejemplo sencillo de una prueba unitaria con la función fibonacci.

Crear una prueba unitaria es sencillo con MATLAB Test Browser, que evalúa la función creada y compara la salida real con la esperada para comprobar si existen errores.

Este sencillo ejemplo de prueba de programas garantiza que una función devuelve los resultados esperados y verifica automáticamente la salida.

Prácticas recomendadas para pruebas de programas

Automatice siempre que sea posible

La automatización puede acelerar el proceso de pruebas y abarcar más áreas ejecutando pruebas automáticamente. Automatizar pruebas repetitivas y lentas permite liberar recursos para centrarse en escenarios más complejos. Las pruebas automatizadas se pueden ejecutar con frecuencia y de manera sistemática, lo que garantiza que los cambios en el código no introduzcan errores nuevos. Considere utilizar marcos y herramientas que se integren perfectamente con el entorno de desarrollo para agilizar el proceso de prueba de programas.

Cree pruebas al mismo tiempo que desarrolla el código

Crear pruebas a medida que avanza el desarrollo de código, en lugar de esperar hasta el final del proyecto, ayuda a identificar problemas en etapas iniciales y garantiza que cada parte del código esté cubierta por pruebas a medida que se desarrolla. Esta práctica incentiva a equipos de desarrollo a reflexionar en los requisitos y el diseño antes de implementar funcionalidades, lo que da como resultado un código más sólido y sostenible.

Dé prioridad a la cobertura de pruebas

No todo el código se crea del mismo modo, ni tampoco todas las pruebas. Dé prioridad a las pruebas en áreas de las que dependen otros componentes, tienen una lógica compleja o históricamente han sido propensas a errores. Busque un enfoque equilibrado que ofrezca una cobertura suficiente sin sobrecargar el proceso de pruebas. Utilice herramientas de cobertura de código para identificar partes no probadas de la base de código y enfocar los esfuerzos en esas áreas.

Incorporar estas prácticas recomendadas en pruebas de programas permite mejorar la calidad y fiabilidad del software, lo que en última instancia se traduce en proyectos más exitosos y una experiencia de uso más positiva.