白盒测试用例设计

课程名称：白盒测试用例设计主讲教师：王红亮章节内容覆盖测试2最少测试用例数计算4白盒测试的基本概念31路径测试33•为什么要进行白盒测试？如果所有软件错误的根源都可以追溯到某个唯一原因，那么问题就简单了。然而，事实上一个bug常常是由多个因素共同导致的，如下图所示。假设此时开发工作已结束，程序送交到测试组，没有人知道代码中有一个潜在的被0除的错误。若测试组采用的测试用例的执行路径没有同时经过x=0和y=5/x进行测试，显然测试工作似乎非常完善，测试用例覆盖了所有执行语句，也没有被0除的错误发生。•白盒测试也称结构测试或逻辑驱动测试，是针对被测单元内部是如何进行工作的测试。•它根据程序的控制结构设计测试用例，主要用于软件或程序验证。•白盒测试法检查程序内部逻辑结构，对所有逻辑路径进行测试，是一种穷举路径的测试方法。但即使每条路径都测试过了，仍然可能存在错误。因为：穷举路径测试无法检查出程序本身是否违反了设计规范，即程序是否是一个错误的程序。穷举路径测试不可能查出程序因为遗漏路径而出错。穷举路径测试发现不了一些与数据相关的错误。•采用白盒测试方法必须遵循以下几条原则，才能达到测试的目的：保证一个模块中的所有独立路径至少被测试一次。所有逻辑值均需测试真(true)和假(false)两种情况。检查程序的内部数据结构，保证其结构的有效性。在上下边界及可操作范围内运行所有循环。•白盒测试主要是检查程序的内部结构、逻辑、循环和路径。常用测试用例设计方法有：逻辑覆盖法（逻辑驱动测试）基本路径测试方法由于测试路径可能非常多，由于时间和资源问题，选出足够多的路径测试由于深入到程序编码，通常开发人员协助测试人员书写白盒测试用例在进行白盒测试之前，一定要根据说明书建立黑盒测试用例。用这种方式可以真正测试模块的用意。如果先从模块的白盒子角度建立测试用例，就会受到代码和注释的影响，而忽略模块的真正意图。白盒测试的局限测试覆盖率逻辑覆盖法测试覆盖准则•测试覆盖率：用于确定测试所执行到的覆盖项的百分比。其中的覆盖项是指作为测试基础的一个入口或属性，比如语句、分支、条件等。•测试覆盖率可以表示出测试的充分性，在测试分析报告中可以作为量化指标的依据，测试覆盖率越高效果越好。但覆盖率不是目标，只是一种手段。•测试覆盖率包括功能点覆盖率和结构覆盖率：功能点覆盖率大致用于表示软件已经实现的功能与软件需要实现的功能之间的比例关系。结构覆盖率包括语句覆盖率、分支覆盖率、循环覆盖率、路径覆盖率等等。•根据覆盖目标的不同，逻辑覆盖又可分为语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、组合覆盖和路径覆盖。语句覆盖：选择足够多的测试用例，使得程序中的每个可执行语句至少执行一次。判定覆盖：通过执行足够的测试用例，使得程序中的每个判定至少都获得一次“真”值和“假”值，也就是使程序中的每个取“真”分支和取“假”分支至少均经历一次，也称为“分支覆盖”。条件覆盖：设计足够多的测试用例，使得程序中每个判定包含的每个条件的可能取值（真/假）都至少满足一次。判定/条件覆盖：设计足够多的测试用例，使得程序中每个判定包含的每个条件的所有情况（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。——满足判定/条件覆盖的测试用例一定同时满足判定覆盖和条件覆盖。组合覆盖：通过执行足够的测试用例，使得程序中每个判定的所有可能的条件取值组合都至少出现一次。——满足组合覆盖的测试用例一定满足判定覆盖、条件覆盖和判定/条件覆盖。路径覆盖：设计足够多的测试用例，要求覆盖程序中所有可能的路径。组合覆盖判断/条件覆盖判断覆盖条件覆盖语句覆盖•Console.WriteLine(HelloWorld!);•if(System.DateTime.Today.Day==1&&•System.DateTime.Today.Month==1)•{•Console.WriteLine(HappyNewYear!);•}•Console.WriteLine(System.DateTime.Today.ToShortDateString());•Console.ReadLine();语句覆盖是否完善？voidDoWork(intx,inty,intz){intk=0,j=0;if((x3)&&(z10)){k=x*y-1;j=sqrt(k);}//语句块1if((x==4)||(y5)){j=x*y+10;}//语句块2j=j%3;//语句块3}下面画出流程图。X3&&z10执行语句块1执行语句块2X==4||y5执行语句块3FFTTabdce•要实现DoWork函数的语句覆盖，只需设计一个测试用例就可以覆盖程序中的所有可执行语句。测试用例输入为：{x=4、y=5、z=5}程序执行的路径是：abd这样就够了吗?测试用例输入为：{x=4、y=5、z=5}程序执行的路径是：abd•分析：语句覆盖可以保证程序中的每个语句都得到执行，但发现不了判定中逻辑运算的错误，即它并不是一种充分的检验方法。例如在第一个判定((x3)&&(z10))中把“&&”错误的写成了“||”，这时仍使用该测试用例，则程序仍会按照流程图上的路径abd执行。可以说语句覆盖是最弱的逻辑覆盖准则。•要实现DoWork函数的判定覆盖，需要设计两个测试用例。测试用例的输入为：{x=4、y=5、z=5}；{x=2、y=5、z=5}程序执行的路径分别是：abd；ace这样就够了吗测试用例的输入为：{x=4、y=5、z=5}；{x=2、y=5、z=5}程序执行的路径分别是：abd；ace•分析：上述两个测试用例不仅满足了判定覆盖，同时还做到语句覆盖。从这点看似乎判定覆盖比语句覆盖更强一些，但仍然无法确定判定内部条件的错误。例如把第二个判定中的条件y5错误写为y5，使用上述测试用例，照样能按原路径执行而不影响结果。因此，需要有更强的逻辑覆盖准则去检验判定内的条件。16352789410说明：以上仅考虑了两出口的判断，我们还应把判定覆盖准则扩充到多出口判断（如Case语句）的情况。因此，判定覆盖更为广泛的含义应该是使得每一个判定获得每一种可能的结果至少一次。•在实际程序代码中，一个判定中通常都包含若干条件。条件覆盖的目的是设计若干测试用例，在执行被测程序后，要使每个判定中每个条件的可能值至少满足一次。•对DoWork函数的各个判定的各种条件取值加以标记。对于第一个判定((x3)&&(z10))：条件x3取真值记为T1，取假值记为-T1条件z10取真值记为T2，取假值记为-T2对于第二个判定((x==4)||(y5))：条件x==4取真值记为T3，取假值记为-T3条件y5取真值记为T4，取假值记为-T4•根据条件覆盖的基本思想，要使上述4个条件可能产生的8种情况至少满足一次，设计测试用例如下：测试用例执行路径覆盖条件覆盖分支x=4、y=6、z=5abdT1、T2、T3、T4bdx=2、y=5、z=15ace-T1、-T2、-T3、-T4ce分析：上面这组测试用例不但覆盖了4个条件的全部8种情况，而且将两个判定的4个分支b、c、d、e也同时覆盖了，即同时达到了条件覆盖和判定覆盖。•条件覆盖是否能包括判定覆盖？•说明：虽然前面的一组测试用例同时达到了条件覆盖和判定覆盖，但是，并不是说满足条件覆盖就一定能满足判定覆盖。如果设计了下表中的这组测试用例，则虽然满足了条件覆盖，但只是覆盖了程序中第一个判定的取假分支c和第二个判定的取真分支d，不满足判定覆盖的要求。测试用例执行路径覆盖条件覆盖分支x=2、y=6、z=5acd-T1、T2、-T3、T4cdx=4、y=5、z=15acdT1、-T2、T3、-T4cd•判定/条件覆盖实际上是将判定覆盖和条件覆盖结合起来的一种方法，即：设计足够的测试用例，使得判定中每个条件的所有可能取值至少满足一次，同时每个判定的可能结果也至少出现一次。•根据判定/条件覆盖的基本思想，只需设计以下两个测试用例便可以覆盖4个条件的8种取值以及4个判定分支。测试用例执行路径覆盖条件覆盖分支x=4、y=6、z=5abdT1、T2、T3、T4bdx=2、y=5、z=15ace-T1、-T2、-T3、-T4ce•是不是这样就够了？•分析：从表面上看，判定/条件覆盖测试了各个判定中的所有条件的取值，但实际上，编译器在检查含有多个条件的逻辑表达式时，某些情况下的某些条件将会被其它条件所掩盖。因此，判定/条件覆盖也不一定能够完全检查出逻辑表达式中的错误。例如：对于第一个判定(x3)&&(z10)来说，必须x3和z10这两个条件同时满足才能确定该判定为真。如果x3为假，则编译器将不再检查z10这个条件，那么即使这个条件有错也无法被发现。对于第二个判定(x==4)||(y5)来说，若条件x==4满足，就认为该判定为真，这时将不会再检查y5，那么同样也无法发现这个条件中的错误。•组合覆盖的目的是要使设计的测试用例能覆盖每一个判定的所有可能的条件取值组合。•对DoWork函数中的各个判定的条件取值组合加以标记：1、x3,z10记做T1T2，第一个判定的取真分支2、x3,z=10记做T1-T2，第一个判定的取假分支3、x=3,z10记做-T1T2，第一个判定的取假分支4、x=3,z=10记做-T1-T2，第一个判定的取假分支5、x==4,y5记做T3T4，第二个判定的取真分支6、x==4,y=5记做T3-T4，第二个判定的取真分支7、x!=4,y5记做-T3T4，第二个判定的取真分支8、x!=4,y=5记做-T3-T4，第二个判定的取假分支•根据组合覆盖的基本思想，设计测试用例如下：测试用例执行路径覆盖条件覆盖组合号x=4、y=6、z=5abdT1、T2、T3、T41和5x=4、y=5、z=15acdT1、-T2、T3、-T42和6x=2、y=6、z=5acd-T1、T2、-T3、T43和7x=2、y=5、z=15ace-T1、-T2、-T3、-T44和8这样就够了吗？•根据组合覆盖的基本思想，设计测试用例如下：测试用例执行路径x=4、y=6、z=5abdx=4、y=5、z=15acdx=2、y=6、z=5acdx=2、y=5、z=15ace分析：上面这组测试用例覆盖了所有8种条件取值的组合，覆盖了所有判定的真假分支，但是却丢失了一条路径abe。•前面提到的5种逻辑覆盖都未涉及到路径的覆盖。事实上，只有当程序中的每一条路径都受到了检验，才能使程序受到全面检验。路径覆盖的目的就是要使设计的测试用例能覆盖被测程序中所有可能的路径。•根据路径覆盖的基本思想，在满足组合覆盖的测试用例中修改其中一个测试用例，则可以实现路径覆盖：测试用例执行路径覆盖条件x=4、y=6、z=5abdT1、T2、T3、T4x=4、y=5、z=15acdT1、-T2、T3、-T4x=2、y=5、z=15ace-T1、-T2、-T3、-T4x=5、y=5、z=5abeT1、T2、-T3、-T4•分析：虽然前面一组测试用例满足了路径覆盖，但并没有覆盖程序中所有的条件组合（丢失了组合3和7），即满足路径覆盖的测试用例并不一定满足组合覆盖。•说明：对于比较简单的小程序，实现路径覆盖是可能做到的。但如果程序中出现较多判断和较多循环，可能的路径数目将会急剧增长，要在测试中覆盖所有的路径是无法实现的。为了解决这个难题，只有把覆盖路径数量压缩到一定的限度内，如程序中的循环体只执行一次。在实际测试中，即使对于路径数很有限的程序已经做到路径覆盖，仍然不能保证被测试程序的正确性，还需要采用其他测试方法进行补充。小结组合覆盖判断/条件覆盖判断覆盖条件覆盖语句覆盖•为以下流程图所示的程序段设计一组测试用例，要求分别满足语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、组合覆盖和路径覆盖。X8ANDY5X0ORY0引用语句1引用语句2NYNYX16ORY10引