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第3章软件测试基本技术3.1黑盒测试与白盒测试3.2白盒测试技术3.3黑盒测试技术3.1黑盒测试与白盒测试任何工程产品都可以使用白盒测试和黑盒测试两种方法之一进行测试。1．黑盒测试黑盒测试：已知产品的功能设计规格和用户手册，可以进行测试证明每个功能是否实现、每个实现了的功能是否符合要求，以及产品的性能是否满足用户的要求。软件的黑盒测试意味着测试要在软件的接口处进行，测试人员完全不考虑程序内部的逻辑结构和内部特性，只依据程序的需求规格说明书和用户手册，检查程序的功能是否符合它的功能说明，以及性能是否满足用户的要求。因此黑盒测试又叫功能测试或数据驱动测试。黑盒测试主要是为了发现以下几类错误：1.是否有不正确或遗漏的功能？2.在接口上，输入是否能正确的接受？能否输出正确的结果？3.是否有数据结构错误或外部信息（例如数据文件）访问错误？4.性能上是否能够满足要求？5.是否有初始化或终止性错误？2．白盒测试白盒测试：已知产品的内部工作过程，可以通过测试证明每种内部操作是否符合设计规格要求，所有内部成分是否以经过检查。软件的白盒测试是对软件的过程性细节做细致的检查，它允许测试人员利用程序内部的逻辑结构及有关信息，设计或选择测试用例，对程序所有逻辑路径进行测试，通过在不同点检查程序状态，确定实际状态是否与预期的状态一致。因此白盒测试又称为结构测试或逻辑驱动测试。白盒测试须对程序模块进行如下检查：1.保证一个模块中的所有独立路径至少被使用一次2.对所有逻辑值均测试true和false。3.在循环的边界和运行的界限内执行循环体。4.检查内部数据结构以确定其有效性。3.2白盒测试技术白盒测试是一种被广泛使用的逻辑测试方法，也称为结构测试或逻辑驱动测试。白盒测试对象基本上是源程序，是以程序的内部逻辑为基础的一种测试方法。白盒测试方法又可分为静态测试和动态测试。静态测试是一种不通过执行程序而进行测试的技术，其关键功能是检查软件的表示和描述是否一致，没有冲突或者没有歧义。它瞄准的是纠正软件系统在描述、表示和规格上的错误，是任何进一步测试的前提。而动态测试需要软件的执行，当软件系统在模拟的或真实的环境中执行之前、之中和之后，对软件系统行为的分析是动态测试的主要特点。它显示了一个系统在检查状态下是正确还是不正确。白盒测试的主要目的:保证一个模块中的所有独立路径至少被执行一次；对所有的逻辑值均需要测试真、假两个分支；在上下边界及可操作范围内运行所有循环；检查内部数据结构以确保其有效性。测试覆盖标准白盒法特点：以程序的内部逻辑为基础设计测试用例，所以又称为逻辑覆盖法。应用白盒法时，手头必须有程序的规格说明以及程序清单。白盒法考虑的是测试用例对程序内部逻辑的覆盖程度。最彻底的白盒法是覆盖程序中的每一条路径，但是由于程序中一般含有循环，所以路径的数目极大，要执行每一条路径是不可能的，只能希望覆盖的程度尽可能高些。测试覆盖标准测试覆盖标准上页小程序的流程图，其中包括了一个执行达20次的循环。那么它所包含的不同执行路径数高达520（＝1013）条，若要对它进行穷举测试，覆盖所有的路径。假使测试程序对每一条路径进行测试需要1毫秒，同样假定一天工作24小时，一年工作365天，那么要想把如图所示的小程序的所有路径测试完，则需要3170年。3.2.1白盒测试静态测试最常见的静态测试是找出源代码的语法错误，这类测试可由编译器来完成，因为编译器可以逐行分析检验程序的语法，找出错误并报告。除此之外，测试人员须采用人工的方法来检验程序，有些地方存在非语法方面的错误，只能通过人工检测的方法来判断。人工检测的方法主要有代码检查法、静态结构分析法等。1．代码检查法代码检查法主要是通过桌面检查，代码审查和走查方式，对以下内容进行检查：(1)检查代码和设计的一致性；(2)代码的可读性以及对软件设计标准的遵循情况；(3)代码逻辑表达的正确性；(4)代码结构的合理性；(5)程序中不安全、不明确和模糊的部分；(6)编程风格方面的问题等。代码检查方式主要有：（1）桌面检查（2）代码审查（3）走查2．静态结构分析法在静态结构分析中，测试人员通常通过使用测试工具分析程序源代码的系统结构、数据结构、数据接口、内部控制逻辑等内部结构，生成函数调用关系图、模块控制流图、内部文件调用关系图等各种图形、图表，清晰地标识整个软件的组成结构。通过分析这些图表，包括控制流分析、数据据流分析、接口分析、表达式分析等，使其便于阅读与理解，然后可以通过分析这些图表，检查软件有没有存在缺陷或错误。静态结构分析法通常采用以下一些方法进行源程序的静态分析：(1)通过生成各种图表，来帮助对源程序的静态分析常用的的各种引用表主要有：①标号交叉引用表②变量交叉引用表③子程序（宏、函数）引用表④等价表⑤常数表常用的的各种关系图、控制流图主要有：①函数调用关系图：列出所有函数，用连线表示调用关系，通过应用程序各函数之间的调用关系展示了系统的结构。②模块控制流图：由许多结点和连接结点的边组成的图形，其中每个结点代表一条或多条语句，边表示控制流向，可以直观地反映出一个函数的内部结构。(2)错误静态分析静态错误分析主要用于确定在源程序中是否有某类错误或“危险”结构。①类型和单位分析②引用分析③表达式分析④接口分析3.2.2程序插桩技术在软件动态测试中，程序插桩是一种基本的测试手段，有着广泛的应用。程序插桩方法是借助往被测程序中插入操作，来实现测试目的的方法，即向源程序中添加一些语句，实现对程序语句的执行、变量的变化等情况进行检查。想要了解一个程序在某次运行中所有可执行语句被覆盖的情况，或是每个语句的实际执行次数，最好的办法是利用插桩技术。这里仅以计算整数X和整数Y的最大公约数程序为例，说明插桩方法的要点。图3-1给出了这一程序的流程图。入口C(1)=C(1)+1Q=XR=YC(2)=C(2)+1C(6)=C(6)+1Q≠RC(4)=C(4)+1C(3)=C(3)+1QR出口C(5)=C(5)+1Q=Q–RR=R–Q图3-1插桩后求最大公约数程序的流程图设计插桩程序时需要考虑的问题包括：①探测哪些信息；②在程序的什么部位设置探测点；③需要设置多少个探测点；④程序中特定部位插入某些用以判断变量特性的语句。3.2.3逻辑覆盖逻辑覆盖也是白盒测试主要的动态测试方法之一，是以程序内部的逻辑结构为基础的测试技术，是通过对程序逻辑结构的遍历实现程序的覆盖，这一方法要求测试人员对程序的逻辑结构有清楚的了解从覆盖源程序语句的详细程度分析，逻辑覆盖标准有语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、条件组合覆盖。为便于理解，根据下面所示的2个被测试程序（用C语言书写），分别讨论几种常用的覆盖技术。程序1如下：functionjs（floatA，floatB，floatX）{if（A1&&B=0）X=X/A；if（A=2||X1）X=X+1；}图3-3程序1流程图程序2如下：voidDoWork(intx，inty，intz){intk=0，j=0;if((x3)&&(z10)){k=x*y-1;‘语句块1j=sqrt(k);}if((x==4)||(y5)){j=x*y+10;‘语句块2}j=j%3;‘语句块3}图3-4程序2流程图1．语句覆盖语句覆盖使程序中每个语句至少都能被执行一次。例如，在程序1中，为使程序中每个语句至少执行一次，只需设计一个能通过路径a-c-e的数据就可以了，例如选择输入数据为：A=2，B=0，X=3就可达到“语句覆盖”标准。在程序2中，如测试用例输入为：x=4、y=5、z=5程序执行的路径是：a-b-d。语句覆盖为使程序中每个语句至少执行一次，只需设计一个能通过路径ace的例子就可以了，例如选择输入数据为：A=2，B=0，X=3就可达到“语句覆盖”标准。语句覆盖语句覆盖从上例可看出，语句覆盖实际上是很弱的，如果第一个条件语句中的AND错误地编写成OR，上面的测试用例是不能发现这个错误的；又如第三个条件语句中X＞1误写成X＞0，这个测试用例也不能暴露它，此外，沿着路径abd执行时，X的值应该保持不变，如果这一方面有错误，上述测试数据也不能发现它们。2．判定覆盖比语句覆盖稍强的覆盖标准是判定覆盖。按判定覆盖准则进行测试是指，设计若干测试用例，运行被测程序，使得程序中每个判断的取真分支和取假分支至少经历一次，即判断的真假值均曾被满足。判定覆盖又称为分支覆盖。判定覆盖比“语句覆盖”稍强的覆盖标准是“判定覆盖”(或称分支覆盖)标准。含义是：执行足够的测试用例，使得程序中的每一个分支至少都通过一次。判定覆盖对例1的程序，如果设计两个例子，使它们能通过路径ace和abd，或者通过路径acd和abe，就可达到“判定覆盖”标准，为此，可以选择输入数据为：①A=3，B=0，X=1(沿路径acd执行)；②A=2，B=1，X=3(沿路径abe执行)判定覆盖判定覆盖判定覆盖A=3，B=0，X=1(沿路径acd执行)A=2，B=1，X=3(沿路径abe执行)判定覆盖程序中含有判定的语句包括IF-THEN-ELSE、DO-WHILE、REPEAT-UNTIL等，除了双值的判定语句外，还有多值的判定语句，如PASCAL中的CASE语句、FORTRAN中带有三个分支的IF语句等。所以“分支覆盖”更一般的含义是：使得每一个分支获得每一种可能的结果。“分支覆盖”比“语句覆盖”严格，因为如果每个分支都执行过了，则每个语句也就执行过了。但是，“分支覆盖”还是很不够的，例如例1两个测试用例未能检查沿着路径abd执行时，X的值是否保持不变。判定覆盖程序中含有判定的语句包括IF-THEN-ELSE、DO-WHILE、REPEAT-UNTIL等，除了双值的判定语句外，还有多值的判定语句，如PASCAL中的CASE语句、FORTRAN中带有三个分支的IF语句等。所以“分支覆盖”更一般的含义是：使得每一个分支获得每一种可能的结果。“分支覆盖”比“语句覆盖”严格，因为如果每个分支都执行过了，则每个语句也就执行过了。但是，“分支覆盖”还是很不够的，例如例1两个测试用例未能检查沿着路径abd执行时，X的值是否保持不变。3．条件覆盖在设计程序中，一个判定语句是由多个条件组合而成的复合判定。条件覆盖的含义是：构造一组测试用例，使得每一判定语句中每个逻辑条件的可能值至少满足一次。条件覆盖一个判定中往往包含了若干个条件，如例1的程序中，判定(A＞1)AND(B=0)包含了两个条件：A＞1以及B=0，所以可引进一个更强的覆盖标准——“条件覆盖”。“条件覆盖”的含义是：执行足够的测试用例，使得判定中的每个条件获得各种可能的结果。条件覆盖例1的程序有四个条件：A＞1、B=0、A=2、X＞1为了达到“条件覆盖”标准，需要执行足够的测试用例使得在a点有：A＞1、A≤1、B=0、B≠0等各种结果出现，以及在b点有：A=2、A≠2、X＞1、X≤1等各种结果出现。现在只需设计以下两个测试用例就可满足这一标准：①A=2，B=0，X=4(沿路径ace执行)；②A=1，B=1，X=1(沿路径abd执行)。条件覆盖条件覆盖条件覆盖A=2，B=0，X=4(沿路径ace执行)A=1，B=1，X=1(沿路径abd执行)条件覆盖“条件覆盖”通常比“分支覆盖”强，因为它使一个判定中的每一个条件都取到了两个不同的结果，而判定覆盖则不保证这一点。“条件覆盖”并不包含“分支覆盖”，如对语句IF(AANDB)THENS设计测试用例使其满足条件覆盖,即使A为真并使B为假,以及使A为假而且B为真,但是它们都未能使语句S得以执行。4．条件判定组合覆盖条件判定组合覆盖的含义是：设计足够的测试用例，使得判定中每个条件的所有可能（真/假）至少出现一次，并且每个判定本身的判定结果（真/假）也至少出现一次。条件判定覆盖针对上面的问题引出了另一种覆盖标准——“条件判定覆盖”，它的含义是：执行足够的测试用例，使得分支中每个条件取到各种可能的值，并使每个分支取到各种可能的结果。对例1的程序，前面的两个例子①A=2，B=0，X=4(沿ace路)