McCabe CYCLOMATIC COMPLEXITY

Last update: 5/21/2015 1:30:00 AM

Yazan:Fatih KABAKCI

Fonksiyonel-yazılım karmaşıklık ölçüm yöntemlerinden bir diğeri olan McCabe Çevrimsel Karmaşıklığı(McCabe Cyclomatic Complexity), test edilmesi güç olan ve güvenilir olmayan program modüllerini ifşa etmeyi amaçlar. Kısaca CC olarak adlandırılan bu yöntem, temel olarak kontrol akış grafı(control flow graph) kullanarak ilgili modülün karmaşıklığını ölçmeye çalışır. Bunu graf üzerinde bulunan düğüm(node) ve ayrıtların(edge) varlığına göre yapar. Graf üzerindeki her bir düğüm, program kodu içerisinde bulunan mantıksal(logic) ifadelere göre oluşturulur. Bu ifadeler if, switch, while, for, goto gibi ifadelerdir. Her bir lojik deyimi kontrol grafı üzerinde düğümlere dönüştürülerek, deyimler ayrıtlar ile birbirlerine bağlanır. Program kodundaki her bir dallanma kontrol grafı üzerindeki ayrıt yönünü belirler. Tamamlanan graf üzerinde toplam ayrıt ve düğüm sayıları hesaplanarak aşağıda açıklanan bağıntı işletilir.

Çevrimsel karmaşıklık(cyclomatic complexity) modeli aşağıdaki bağıntıya göre bir program kodunun hataya ne derece eğimli olduğunu gösteren karmaşıklık değerini hesaplar.

V(G) = E - N + 2 * P (CC - Cyclomatic Complexity) 

E: Toplam ayrıt sayısı (number of edge)
N: Toplam düğüm sayısı (number of node)
P: Modül sayısı (number of module, equals to 1 as initial)

Yukarıdaki bağıntı bir program kodunun hataya ne kadar eğilimli olduğunu gösterir. Hata eğilimli olması kodun riskli olduğu anlamına gelir. Bağıntıdan elde edilen değer, Yazılım Mühendisliği Enstitüsü (Software Engineering Institute - SEI) tarafından kabul edilen risk değerlendirmesi ile ilişkilidir. Bu ilişki aşağıdaki tabloda verilmektedir.

Cyclomatic Complexity	Risk Değerlendirmesi
1-10	Fazla riskli olmayan basit bir modül
11-20	Orta riskli biraz daha karmaşık modül
21-50	Yüksek riskli karmaşık bir modül
51 -	Çok riskli test edilemez bir modül

Yukarıdaki tabloya göre, McCabe CC değerlerine göre risk değerlendirmesi yapılmaktadır. 1 ila 10 arasındaki değerler basit, neredeyse risk yoktur denilirken, 51 den yukarısında çıkan CC karmaşıklık değeri, program kodunun alarm verdiğini gösterir. CC değerinin nasıl hesaplanacağı aşağıdaki kod örnekleri ve buna karşılık grafları üzerinden gösterilmektedir.

Örnek 1

Kod Bloğu	Kontrol Akış Grafı	V(G)

Yukarıdaki kod bloğunda expression1 deyimi grafta bulunan n1 düğümüne denk düşer. n1 düğümü if bloğunda görüldüğü üzere n2 ve n3 düğümlerine ulaşabilir. Program kodu son olarak statement4 ile yoluna devam eder. Burada toplamda 4 adet ayrıt(edge), yani düğümleri birbirlerine bağlayan ok-bağlantı çubuğu bulunur. Aynı zamanda her bir ifadeyi ihtiva eden 4 adette düğüm bulunur. McCabe cyclomatic complexity bağıntısına göre karmaşıklık değeri 2 dir. Bu sonuç enstitüye göre kodun riskli olmayan bir modül olduğunu gösterir.

Örnek 2

Kod Bloğu	Kontrol Akış Grafı	V(G)

Yukarıdaki kod bloğunda expression1 deyimi grafta bulunan n1 düğümüne denk düşer. n1 düğümü switch bloğunda görüldüğü üzere n2, n3 veya n4 düğümlerine ulaşabilir. Program kodu son olarak statement5 ile yoluna devam eder. Burada toplamda 6 adet ayrıt(edge) ve 5 adet düğüm bulunur. McCabe cyclomatic complexity bağıntısına göre karmaşıklık değeri 3 dir. Bu sonuç enstitüye göre kodun riskli olmayan bir modül olduğunu gösterir.

Örnek 3

Kod Bloğu	Kontrol Akış Grafı	V(G)

Yukarıdaki kod bloğunda ise do döngü girişi grafta bulunan n1 düğümüne denk düşer. n1 düğümü while döngüsü içerisinde statement2 ye ulaşır ve n1 e koşul sağlanmayana kadar geri döner. Program kodu son olarak statement3 ile yoluna devam eder. Burada toplamda 3 adet ayrıt(edge) ve 3 adet düğüm bulunur. McCabe cyclomatic complexity bağıntısına göre karmaşıklık değeri 2 dir. Bu sonuç enstitüye göre kodun riskli olmayan bir modül olduğunu gösterir.

Örnek 4

Aşağıdaki örnekte verilen, basitçe iki sayının obebini bulan bir C kodu modülünün McCabe CC değerini hesaplayalım.

int gcd(int n1, int n2)
{
    if (n2 != 0)
       return gcd(n2, n1 % n2);
    else 
       return n1;
}
int main()
{
   int n1, n2;
   printf("Enter two positive integers: ");
   scanf("%d%d", &n1, &n2);
   int result = gcd(n1, n2);
   printf("%d", result);
   return 0;
}

Yukarıdaki program kodunun kontrol akış grafı(control flow graph) aşağıdaki gibidir.

Kontrol akış grafında toplam da 4 adet ayrıt(edge) ve 4 adet düğüm(node) olduğundan, McCabe karmaşıklığı V(G) = 4 - 4 + 2 * 1 = 2 olarak bulunur.

Özetle McCabe karmaşıklığı, bir kod modülü içerisinde if, switch, while gibi dallanma yaratan ifadelere bakarak ilgili modülün güvenilirliğini ölçmeye çalışır. Bunu yaparken kod bloğunun kontrol akış grafını çıkarak, graf üzerindeki düğüm ve ayrıtların toplam sayısına bakar. Nihai olarak da V(G) = E - N + 2 * P bağıntısı yardımıyla modülün karmaşıklığını ölçer.