ch4白盒測(cè)試技術(shù)

1、PartChapter4 白盒測(cè)試技術(shù)7/16/202214.1白盒測(cè)試概述7/16/20222白盒測(cè)試定義軟件的白盒測(cè)試是對(duì)軟件的過(guò)程性細(xì)節(jié)做細(xì)致的檢查。這一方法是把測(cè)試對(duì)象看作一個(gè)打開(kāi)的盒子，它允許測(cè)試人員利用程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)及有關(guān)信息，設(shè)計(jì)或選擇測(cè)試用例，對(duì)程序所有邏輯路徑進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)在不同點(diǎn)檢查程序的狀態(tài)，確定實(shí)際的狀態(tài)是否與預(yù)期的狀態(tài)一致。因此，白盒測(cè)試又也稱為結(jié)構(gòu)測(cè)試或邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試。7/16/20223白盒測(cè)試內(nèi)容白盒測(cè)試方法，主要對(duì)程序模塊進(jìn)行如下的檢查：對(duì)程序模塊的所有獨(dú)立的執(zhí)行路徑至少測(cè)試一次；對(duì)所有的邏輯判定，取“真”與取“假”的兩種情況都能至少測(cè)試一次；在循環(huán)的邊界和

2、允許界限內(nèi)執(zhí)行循環(huán)體；測(cè)試內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性，等待。7/16/20224白盒測(cè)試特征已知產(chǎn)品內(nèi)部工作過(guò)程，通過(guò)測(cè)試來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部動(dòng)作是否按照編碼規(guī)格說(shuō)明書(shū)的規(guī)定正常進(jìn)行，而不管它的功能。白盒法全面了解程序內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、對(duì)所有邏輯路徑進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試者必須檢查程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從檢查程序的邏輯著手，得出測(cè)試數(shù)據(jù) 。7/16/20225白盒測(cè)試特征白盒法是窮舉路徑測(cè)試。貫穿程序的獨(dú)立路徑數(shù)可能是天文數(shù)字。因此窮舉測(cè)試是不可行的。即使是每條路徑都測(cè)試了，程序中仍然可能有錯(cuò)誤。 原因如下。7/16/20226白盒測(cè)試也是不完善的原因：第一，窮舉路徑測(cè)試決不能查出程序違反了設(shè)計(jì)規(guī)范，即程序本身是個(gè)錯(cuò)誤的程

3、序。第二，窮舉路徑測(cè)試不可能查出程序中因遺漏路徑而出錯(cuò)。第三，窮舉路徑測(cè)試可能發(fā)現(xiàn)不了一些與數(shù)據(jù)相關(guān)的錯(cuò)誤。 7/16/202274.2白盒測(cè)試基于控制流的方法邏輯覆蓋基本路徑覆蓋循環(huán)覆蓋7/16/202284.2.1基于控制流的方法邏輯覆蓋邏輯覆蓋：語(yǔ)句覆蓋分支覆蓋條件覆蓋條件組合覆蓋全路徑覆蓋7/16/20229邏輯覆蓋以圖1所示程序段為例7/16/202210邏輯覆蓋舉例圖1所示程序段有4條不同路徑。L1(ace): (A=2) (B=0)或 (A1) (B=0) (X/A1)L2(abd): (A 1) (X1)或 (B 0) (A 2) (X1)L3(abe):(A 1) (X1)或

4、 (B 0) (A=2)或 (B 0) (X1)L4(acd):(A1) (B=0) (A 2) (X/A1)7/16/202211語(yǔ)句覆蓋語(yǔ)句覆蓋就是設(shè)計(jì)若干個(gè)測(cè)試用例，運(yùn)行被測(cè)程序，使得每一可執(zhí)行語(yǔ)句至少執(zhí)行一次。又稱為C0覆蓋。根據(jù)粒度不同，也有叫行覆蓋、段覆蓋、基本塊覆蓋(basic block coverage)的。7/16/202212測(cè)試用例舉例語(yǔ)句覆蓋我們統(tǒng)一測(cè)試用例的格式為：輸入(A,B,X)，輸出(A,B,X)或輸入(A,B,X)如上例，設(shè)計(jì)滿足語(yǔ)句覆蓋的測(cè)試用例是：(2,0,4)，(2,0,3)7/16/202213語(yǔ)句覆蓋的盲點(diǎn)對(duì)一些控制結(jié)構(gòu)反映遲鈍（發(fā)現(xiàn)不了其中的某些

5、錯(cuò)誤）；可能發(fā)現(xiàn)不了判斷中的邏輯運(yùn)算中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。如：第一個(gè)判斷中的邏輯運(yùn)算符and錯(cuò)寫(xiě)為or，利用上面的測(cè)試用例，依然可達(dá)到語(yǔ)句覆蓋。7/16/202214語(yǔ)句覆蓋語(yǔ)句覆蓋是最弱的邏輯覆蓋準(zhǔn)則。在很多公司是最起碼的測(cè)試要求 。7/16/202215判定覆蓋判定覆蓋就是設(shè)計(jì)若干個(gè)測(cè)試用例，運(yùn)行被測(cè)程序，使得程序中每個(gè)判斷的取真分支和取假分支至少執(zhí)行一次。又稱為分支覆蓋，C1覆蓋，決策覆蓋，All-edges coverage，decision-decision-path(DDP)testing。7/16/202216判定覆蓋特征程序中的每一個(gè)分支至少通過(guò)一次 。判定覆蓋可擴(kuò)充到多出口判斷（CA

6、SE語(yǔ)句）的情形。整個(gè)BOOL型的表達(dá)式被認(rèn)為是取值一個(gè)TRUE和一個(gè)FALSE，不考慮其內(nèi)部是否包含了邏輯AND或OR。7/16/202217判定覆蓋的測(cè)試用例上例中，如果選擇路徑L1和L2，就可得到滿足判斷覆蓋要求的測(cè)試用例： L1：(2,0,4)，(2,0,3) L2：(1,1,1)，(1,1,1)如果選擇路徑L3和L4，還可得到另一組滿足判定覆蓋條件的測(cè)試用例： L3：(2,1,1)，(2,1,2) L4： (3,0,3)，(3,1,1)可見(jiàn)，測(cè)試用例的取法不唯一。7/16/202218判定覆蓋的盲點(diǎn)忽略了BOOL型表達(dá)式內(nèi)部的BOOL取值。例中，如果第二個(gè)判定中的條件X1錯(cuò)寫(xiě)成X1，

7、取真為T(mén)1，取假為T(mén)1 條件B=0，取真為T(mén)2，取假為T(mén)2對(duì)第二個(gè)判斷： 條件A=2，取真為T(mén)3，取假為T(mén)3 條件X1，取真為T(mén)4，取假為T(mén)47/16/202221滿足條件覆蓋的測(cè)試用例可選取的測(cè)試用例如下：7/16/202222滿足條件覆蓋的測(cè)試用例以下測(cè)試用例也可。7/16/202223條件覆蓋的弱點(diǎn)完全的條件覆蓋并不能保證完全的分支覆蓋。7/16/202224兩組測(cè)試用例分析第一組測(cè)試用例滿足條件覆蓋，同時(shí)也滿足分支覆蓋。第二組測(cè)試用例滿足條件覆蓋，但不滿足分支覆蓋。可見(jiàn)，滿足了條件覆蓋的測(cè)試用例并不一定能測(cè)試所有可能的分支。（條件覆蓋的盲點(diǎn)）7/16/202225判定條件覆蓋判定條件覆

8、蓋就是設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，運(yùn)行被測(cè)程序，使得程序中每個(gè)判斷的每個(gè)條件的所有可能取值至少執(zhí)行一次，同時(shí)每個(gè)判斷的所有可能判斷結(jié)果（分支）至少執(zhí)行一次。也叫分支條件組合覆蓋。7/16/202226判定條件覆蓋判定條件覆蓋是分支覆蓋和條件覆蓋的一個(gè)混血。它有兩者的簡(jiǎn)單性。但卻沒(méi)有兩者的缺點(diǎn)。7/16/202227判定條件覆蓋的測(cè)試用例上例中，只需設(shè)計(jì)以下兩個(gè)測(cè)試用例，便可覆蓋圖中的8個(gè)條件取值以及4個(gè)判斷分支。7/16/202228判定條件覆蓋的盲點(diǎn)從表面上看，它測(cè)試了所有條件的取值。但事實(shí)并非如此，因?yàn)橥承l件會(huì)掩蓋另一些條件。例如，對(duì)于條件表達(dá)式 (A1)and(B=0),若(A1)為真，則

9、還要測(cè)試(B=0)，才能決定表達(dá)式的值；若(A1)為假，可以立刻決定表達(dá)式的值為假，這時(shí)，程序往往就不再測(cè)試(B=0)的取值了；這樣，條件(B=0)就沒(méi)有檢查。因此，采用判斷條件覆蓋，邏輯表達(dá)式中的錯(cuò)誤不一定能夠查得出來(lái)。7/16/202229修正條件/判定覆蓋Modified Condition/Decision Coverage,也稱MC/DC。每一個(gè)條件對(duì)于判定的結(jié)果值是獨(dú)立的，即單條件的變化將導(dǎo)致判決的變化。7/16/202230多重條件判定分解為了徹底檢查所有條件的取值，可以將圖1給出的多重條件判定分解，形成圖2所示的由多個(gè)基本判斷組成的流程圖。這樣就可以有效地檢查所有的條件是否正確

10、了。7/16/202231圖2 圖1的多重條件判斷分解分解為多個(gè)基本判斷7/16/202232條件組合覆蓋條件組合覆蓋就是設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，運(yùn)行被測(cè)程序，使得程序中每個(gè)判斷的所有可能的條件取值組合至少執(zhí)行一次。也叫多（重）條件覆蓋。7/16/202233條件組合覆蓋每個(gè)判定中條件的各種組合至少出現(xiàn)一次。多條件覆蓋需要的測(cè)試用例是用一個(gè)條件的邏輯操作符的真值表來(lái)確定的。7/16/202234條件組合覆蓋優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：達(dá)到了條件組合覆蓋，所有的語(yǔ)句、分支和條件都將覆蓋，因此測(cè)試比較徹底。但不保證全部路徑的覆蓋。在實(shí)際測(cè)試中，達(dá)到所有條件組合常常是不可能。缺點(diǎn)：測(cè)試用例比較冗長(zhǎng)復(fù)雜。測(cè)試用例對(duì)于相似

11、的復(fù)雜性的條件可能有非常大的變化。7/16/202235條件組合覆蓋的測(cè)試用例對(duì)于第一個(gè)判斷，有2個(gè)條件，4個(gè)取值組合。 T1 T2 T1F2 F1 T2 F1 F2對(duì)于第二個(gè)判斷，也有2個(gè)條件，4個(gè)取值組合。 T3 T4 T3F4 F3 T4 F3 F47/16/202236條件組合覆蓋的測(cè)試用例如果考慮第一個(gè)判斷的4個(gè)組合與第二個(gè)判斷的4個(gè)組合再進(jìn)行組合，就需要42=16個(gè)測(cè)試用例了。如果不考慮第一個(gè)判斷的4個(gè)組合與第二個(gè)判斷的4個(gè)組合再進(jìn)行組合，則取4個(gè)測(cè)試用例就能覆蓋上面8種條件取值的組合。（下頁(yè)）7/16/202237條件組合覆蓋的盲點(diǎn)表中的這組測(cè)試用例覆蓋了所有條件的可能取值的組合

12、，覆蓋了所有判斷的可取分支。但路徑漏掉了L4，故達(dá)到條件組合覆蓋的測(cè)試用例仍是不完全的。7/16/202238全路徑覆蓋全路徑覆蓋就是設(shè)計(jì)足夠多的測(cè)試用例，覆蓋程序中所有可能的路徑。一個(gè)路徑就是一個(gè)從函數(shù)的入口到函數(shù)的出口的唯一的系列分支。優(yōu)點(diǎn)：這種方法最嚴(yán)密，可以進(jìn)行徹底的測(cè)試。但所花費(fèi)的時(shí)間和成本也最高，通常實(shí)用性不大。7/16/202239全路徑覆蓋的測(cè)試用例仍以圖1為例，可以選擇如下的一組測(cè)試用例（可有多組）來(lái)覆蓋該程序段的全部路徑。7/16/202240全路徑覆蓋缺點(diǎn)缺點(diǎn)：路徑是以分支的指數(shù)級(jí)別增加的。例如：一個(gè)函數(shù)包含10個(gè)if語(yǔ)句，就有1024需要個(gè)路徑測(cè)試，如果再加入一個(gè)if語(yǔ)

13、句，就有2048個(gè)路徑要測(cè)試。許多路徑不可能和執(zhí)行的數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。 例如：路徑覆蓋認(rèn)為下列語(yǔ)句 包含四條路徑。 7/16/202241全路徑覆蓋缺點(diǎn) if(success) statement1; statement2; if(success) statement3;但實(shí)際上可行的路徑只有兩條。7/16/202242部分邏輯覆蓋的理解要領(lǐng)分支覆蓋是以判斷的整個(gè)布爾表達(dá)式為主；條件覆蓋是以判斷的布爾表達(dá)式中的某項(xiàng)條件為主；由于分支覆蓋和條件覆蓋不是包含的關(guān)系，因此教嚴(yán)密的方法是結(jié)合這兩種方法在一起，即判定條件覆蓋。條件組合覆蓋是從判定條件覆蓋延伸過(guò)來(lái)的。7/16/202243各種邏輯覆蓋的關(guān)系從語(yǔ)句

14、覆蓋，到全路徑覆蓋，越來(lái)越嚴(yán)格。7/16/2022444.2.2基于控制流的方法基本路徑測(cè)試上面的例子是個(gè)非常簡(jiǎn)單的程序段，只有4條路徑。在實(shí)際問(wèn)題中，一個(gè)不太復(fù)雜的程序（特別是程序中有循環(huán)體時(shí)） ，其路徑都是一個(gè)龐大的數(shù)字。要在測(cè)試中覆蓋這么多的路徑是不現(xiàn)實(shí)的。為解決這一問(wèn)題，只得把覆蓋的路徑數(shù)壓縮到一定限度內(nèi)（例如，程序的循環(huán)體只執(zhí)行一次。），基本路徑覆蓋就是這樣的一種測(cè)試方法。7/16/202245基本路徑測(cè)試基本路徑是Tom McCabe首先提出的一種白盒測(cè)試技術(shù)。7/16/202246基本路徑測(cè)試基本路徑覆蓋是在程序控制圖的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析控制構(gòu)造的環(huán)路復(fù)雜性，導(dǎo)出基本可執(zhí)行路徑集合

15、，從而來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)試用例。從該基本集導(dǎo)出的測(cè)試用例能保證程序中的每一個(gè)可執(zhí)行語(yǔ)句至少執(zhí)行一次?；韭窂郊皇俏ㄒ坏?。7/16/202247基本路徑測(cè)試的主要步驟以詳細(xì)設(shè)計(jì)或源代碼作為基礎(chǔ)，導(dǎo)出程序的控制流圖。計(jì)算得到的控制流圖G的環(huán)路復(fù)雜性V(G)。確定線性無(wú)關(guān)的路徑的基本集。生成測(cè)試用例，確?；韭窂郊忻織l路徑的執(zhí)行。7/16/202248控制流圖的圖形符號(hào)符號(hào)o 稱為控制流圖的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，它表示一個(gè)或多個(gè)無(wú)分支的程序語(yǔ)句。程序結(jié)構(gòu)表示：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、多分支選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。如果選擇結(jié)構(gòu)的判斷中的條件表達(dá)式是復(fù)合條件時(shí)，需要改復(fù)合條件的判斷為一系列只有單個(gè)條件的嵌套的判斷。7/16/20

16、2249程序環(huán)路復(fù)雜性從程序的環(huán)路復(fù)雜性可導(dǎo)出程序基本路徑集合中的獨(dú)立路徑條數(shù)，這是確保程序中每個(gè)可執(zhí)行語(yǔ)句至少執(zhí)行一次所必需的測(cè)試用例數(shù)目的上界。一條“獨(dú)立路徑”是指至少包含有一條在其它獨(dú)立路徑中從未有過(guò)的邊的路徑。7/16/202250計(jì)算控制流圖的環(huán)路復(fù)雜性V(G)控制流圖的區(qū)域數(shù)量。注：控制流圖中，邊和結(jié)點(diǎn)圈定的封閉范圍叫區(qū)域。圖形外不封閉的區(qū)域也應(yīng)記為一個(gè)區(qū)域。V(G)P+1 P為流圖中判定結(jié)點(diǎn)數(shù)量。V(G)E-V+2 E為流圖中邊的數(shù)量，N為流圖中節(jié)點(diǎn)數(shù)量。（edge, node）7/16/2022514.2.3基于控制流的方法循環(huán)測(cè)試循環(huán)是大多數(shù)軟件實(shí)現(xiàn)算法的重要部分。循環(huán)測(cè)試報(bào)

17、告你是否執(zhí)行了每個(gè)循環(huán)零次，只有一次，還是多次。循環(huán)測(cè)試注重于循環(huán)構(gòu)造的有效性。有四種循環(huán)：簡(jiǎn)單循環(huán)、串接循環(huán)、嵌套循環(huán)、不規(guī)則循環(huán)。（如圖所示）7/16/202252四種循環(huán)測(cè)試7/16/202253簡(jiǎn)單循環(huán)的測(cè)試集整個(gè)跳過(guò)循環(huán)。只有一次通過(guò)循環(huán)。兩次通過(guò)循環(huán)。m次通過(guò)循環(huán)，其中mn。n1，n，n1次通過(guò)循環(huán)。n是允許通過(guò)循環(huán)的最大次數(shù)。7/16/202254嵌套循環(huán)的測(cè)試集如果將簡(jiǎn)單循環(huán)的測(cè)試方法用于嵌套循環(huán)，測(cè)試數(shù)就會(huì)隨著嵌套層數(shù)成幾何級(jí)增加，導(dǎo)致不實(shí)際的測(cè)試數(shù)目。Beizer提出了一種減少測(cè)試數(shù)的方法：從內(nèi)層循環(huán)開(kāi)始，將其他循環(huán)設(shè)置為最小值。7/16/202255嵌套循環(huán)的測(cè)試集對(duì)最內(nèi)

18、層循環(huán)使用簡(jiǎn)單循環(huán)測(cè)試，而使外層循環(huán)的循環(huán)計(jì)數(shù)最小，并為范圍外或排除的值增加其他測(cè)試。由內(nèi)向外構(gòu)造下一個(gè)循環(huán)的測(cè)試，但其他的外層循環(huán)為最小值，并使其他的嵌套循環(huán)為典型值。繼續(xù)直到測(cè)試完所有的循環(huán)。7/16/202256串接循環(huán)測(cè)試和不規(guī)則循環(huán)可以使用嵌套循環(huán)的策略測(cè)試串接循環(huán)。對(duì)于不規(guī)則循環(huán)，應(yīng)盡可能地將這類循環(huán)重新設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)化的程序結(jié)構(gòu)。7/16/202257循環(huán)測(cè)試循環(huán)控制值集7/16/2022584.3白盒測(cè)試基于數(shù)據(jù)流的方法通過(guò)一定的覆蓋準(zhǔn)則檢查程序中每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的每次定義、使用和消除。數(shù)據(jù)流模型(DUK) 數(shù)據(jù)流覆蓋策略7/16/2022594.4 白盒測(cè)試代碼覆蓋率分析7/16/2

19、02260代碼覆蓋率分析的過(guò)程找出程序經(jīng)過(guò)一系列測(cè)試而沒(méi)有執(zhí)行到的部分代碼。創(chuàng)建一個(gè)附加的測(cè)試用例來(lái)增加覆蓋率。決定代碼覆蓋的定量度量。達(dá)到則停止，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟一、二。7/16/202261代碼覆蓋率分析覆蓋率分析有一定的好處和弱點(diǎn)。好處：能夠識(shí)別出沒(méi)有增加覆蓋率的無(wú)效的測(cè)試用例。但，覆蓋率分析只是許多種測(cè)試技術(shù)中的一種，你不能只是依靠它。你應(yīng)該選擇一個(gè)度量方法，建立一個(gè)覆蓋率要達(dá)到的最小百分比，來(lái)決定何時(shí)可以停止覆蓋率分析了。7/16/202262代碼覆蓋率分析的基礎(chǔ)假設(shè)和控制流相關(guān)的缺陷，都可以通過(guò)變更控制流的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)。尋找和控制流相關(guān)的缺陷，不需要知道缺陷引起的后果和缺陷發(fā)生的可能性。程序中沒(méi)有不可達(dá)到的代碼且完成了需求定義的功能。7/16/202263覆蓋率分析基本的度量基于代碼的控制流的邏輯，邏輯覆蓋：語(yǔ)句覆蓋(