第4章 白盒測試及其實(shí)例設(shè)計(jì).ppt

1、第4章 白盒測試及其 實(shí)例設(shè)計(jì),第4章 白盒測試及其實(shí)例設(shè)計(jì),4.1 邏輯覆蓋測試 4.2 路徑分析測試 4.3 其他白盒測試方法 4.4 實(shí)例設(shè)計(jì) 小結(jié) 習(xí)題,本章概述 白盒測試是軟件測試實(shí)踐中最為有效和實(shí)用的方法之一。白盒測試是基于程序的測試，檢測產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否合理以及內(nèi)部操作是否按規(guī)定執(zhí)行，覆蓋測試與路徑測試是其兩大基本策略。本章重點(diǎn)圍繞邏輯覆蓋和路徑分析展開介紹常見的白盒測試方法，并通過實(shí)例說明如何實(shí)際運(yùn)用白盒測試技術(shù)。,4.1 邏輯覆蓋測試,白盒測試技術(shù)的常見方法之一就是覆蓋測試，它是利用程序的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相應(yīng)的測試用例。測試人員要深入了解被測程序的邏輯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，完全掌握源代碼的

2、流程，才能設(shè)計(jì)出恰當(dāng)?shù)挠美?。根?jù)不同的測試要求，覆蓋測試可以分為語句覆蓋、判斷覆蓋、條件覆蓋、判斷/條件覆蓋、條件組合覆蓋和路徑覆蓋。 下面是一段簡單的C語言程序，作為公共程序段來說明五種覆蓋測試的各自特點(diǎn)。 程序4-1： 1If (x100 4int i; 5 char str; 6 scanf (“%d, %cn”, 19,1導(dǎo)出程序控制流圖 根據(jù)源代碼可以導(dǎo)出程序的控制流圖，如圖4-4所示。每個(gè)圓圈代表控制流圖的節(jié)點(diǎn)，可以表示一個(gè)或多個(gè)語句。圓圈中的數(shù)字對應(yīng)程序中某一行的編號。箭頭代表邊的方向，即控制流方向。,圖4-4 程序4-2的控制流圖,2求出程序環(huán)形復(fù)雜度 根據(jù)程序環(huán)形復(fù)雜度的計(jì)算

3、公式，求出程序路徑集合中的獨(dú)立路徑數(shù)目。 公式1：V(G)=10-8+2，其中10是控制流圖G中邊的數(shù)量，8是控制流圖中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。 公式2：V(G)=3+1，其中3是控制流圖G中判斷節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。 公式3：V(G)=4，其中4是控制流圖G中區(qū)域的數(shù)目。 因此，控制流圖G的環(huán)形復(fù)雜度是4。就是說至少需要4條獨(dú)立路徑組成基本路徑集合，并由此得到能夠覆蓋所有程序語句的測試用例。,3設(shè)計(jì)測試用例 根據(jù)上面環(huán)形復(fù)雜度的計(jì)算結(jié)果，源程序的基本路徑集合中有4條獨(dú)立路徑： 路徑1：7-18 路徑2：7-9-10-16-7-18 路徑3：7-9-11-15-16-7-18 路徑4：7-9-11-13-14-15

4、-16-7-18 根據(jù)上述4條獨(dú)立路徑，設(shè)計(jì)了測試用例組9，如表4-9所示。測試用例組9中的4個(gè)測試用例作為程序輸入數(shù)據(jù)，能夠遍歷這4條獨(dú)立路徑。對于源程序中的循環(huán)體，測試用例組9中的輸入數(shù)據(jù)使其執(zhí)行零次或一次。,表4-9 測試用例組9,程序4-3： 1if (a or b) 2then 3 procedure x 4else 5 procedure y; 6 對應(yīng)的控制流圖如圖4-5所示，程序行1的a，b都是獨(dú)立的判斷節(jié)點(diǎn)，還有程序行4也是判斷節(jié)點(diǎn)，所以共計(jì)3個(gè)判斷節(jié)點(diǎn)。圖4-5的環(huán)形復(fù)雜度為V(G)=3+1，其中3是圖4-5中判斷節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。,圖4-5 程序4-3的控制流圖,4.2.3 Z

5、路徑覆蓋測試,Z路徑覆蓋是路徑覆蓋面的一種變體。對于語句較少的簡單程序，路徑覆蓋是具有可行性的。但是對于源代碼很多的復(fù)雜程序，或者對于含有較多條件語句和較多循環(huán)體的程序來說，需要測試的路徑數(shù)目會(huì)成倍增長，達(dá)到一個(gè)巨大數(shù)字，以至于無法實(shí)現(xiàn)路徑覆蓋。 為了解決這一問題，采用簡化循環(huán)方法的路徑覆蓋就是Z路徑覆蓋。 所謂簡化循環(huán)就是減少循環(huán)的次數(shù)。不考慮循環(huán)體的形式和復(fù)雜度如何，也不考慮循環(huán)體實(shí)際上需要執(zhí)行多少次，只考慮通過循環(huán)體零次和一次這兩種情況。這里的零次循環(huán)是指跳過循環(huán)體，從循環(huán)體的入口直接到循環(huán)體的出口。通過一次循環(huán)體是指檢查循環(huán)初始值。 如圖4-6（a）和圖4-6（b）所示表示了兩種最典型

6、的循環(huán)控制結(jié)構(gòu)。圖4-6（a）是先比較循環(huán)條件后執(zhí)行循環(huán)體，循環(huán)體B可能執(zhí)行也可能不被執(zhí)行。限定循環(huán)體B執(zhí)行零次和一次，這樣就和圖4-6（c）的條件結(jié)構(gòu)一樣了。圖4-6（b）是先執(zhí)行循環(huán)體后比較循環(huán)條件。假設(shè)循環(huán)體B被執(zhí)行一次，在經(jīng)過條件判斷跳出循環(huán)，那么其效果就和圖4-6（c）的條件結(jié)構(gòu)只執(zhí)行右分支的效果一樣了。 一旦將循環(huán)結(jié)構(gòu)簡化為選擇結(jié)構(gòu)后，路徑的數(shù)量將大大減少，這樣就可以實(shí)現(xiàn)路徑覆蓋測試了。對于實(shí)現(xiàn)簡化循環(huán)的程序，可以將程序用路徑樹來表示。當(dāng)?shù)玫侥骋怀绦虻穆窂綐浜?，從其根?jié)點(diǎn)開始，一次遍歷，再回到根節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所經(jīng)歷的葉節(jié)點(diǎn)名排列起來，就得到一個(gè)路徑。如果已經(jīng)遍歷了所有葉子節(jié)點(diǎn)，那就得到

7、了所有的路徑。當(dāng)?shù)玫剿械穆窂胶?，生成每個(gè)路徑的測試用例，就可以實(shí)現(xiàn)Z路徑覆蓋測試。,圖4-6 循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件結(jié)構(gòu),4.3 其他白盒測試方法,4.3.1 循環(huán)測試 循環(huán)測試是一種著重循環(huán)結(jié)構(gòu)有效性測試的白盒測試方法。循環(huán)結(jié)構(gòu)測試用例的設(shè)計(jì)有以下4種模式，如圖4-7所示。,圖4-7 循環(huán)測試的模式,4.3.2 變異測試,變異測試是一種故障驅(qū)動(dòng)測試，即針對某一類特定程序故障進(jìn)行的測試，變異測試也是一種比較成熟的排錯(cuò)性測試方法。它可以通過檢驗(yàn)測試數(shù)據(jù)集的排錯(cuò)能力來判斷軟件測試的充分性。 假設(shè)對程序P進(jìn)行一些微小改動(dòng)而得到程序MP，程序MP就是程序P的一個(gè)變異體。 假設(shè)程序P在測試集T上是正確的，設(shè)計(jì)

8、某一變異體集合：M=MP|MP是P的變異體，若變異體集合M中的每一個(gè)元素在T上都存在錯(cuò)誤，則認(rèn)為源程序P的正確度較高，否則若M中的某些元素在T上運(yùn)行正確，則可能存在以下一些情況： M中的這些變異體在功能上與源程序P是等價(jià)的； 現(xiàn)有的測試數(shù)據(jù)不足以找出源程序P與其變異體之間的差別； 源程序P可能產(chǎn)生故障，而其某些變異體卻是正確的。 可見，測試集T和變異體集合M中的每一個(gè)變異體MP的選擇都是很重要的，它們會(huì)直接影響變異測試的測試效果。 總之，對程序進(jìn)行變換的方法多種多樣，具體操作要靠測試人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。通過變異分析構(gòu)造測試數(shù)據(jù)集的過程是一個(gè)循環(huán)過程，當(dāng)對源程序及其變異體進(jìn)行測試后，若發(fā)現(xiàn)某些變異體

9、并不理想，就要適當(dāng)增加測試數(shù)據(jù)，直到所有變異體達(dá)到理想狀態(tài)，即變異體集合中的每一個(gè)變異體在T上都存在錯(cuò)誤。,4.3.3 程序插裝,程序插裝是借助于在被測程序中設(shè)置斷點(diǎn)或打印語句來進(jìn)行測試的方法，在執(zhí)行測試的過程中可以了解一些程序的動(dòng)態(tài)信息。這樣在運(yùn)行程序時(shí)，既能檢驗(yàn)測試的結(jié)果數(shù)據(jù)，又能借助插入語句給出的信息掌握程序的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，從而把程序執(zhí)行過程中所發(fā)生的重要事件記錄下來。 程序插裝設(shè)計(jì)時(shí)主要需要考慮三方面因素： (1)需要探測哪些信息； (2)在程序的什么位置設(shè)立插裝點(diǎn)； (3)計(jì)劃設(shè)置多少個(gè)插裝點(diǎn)。 插裝技術(shù)在軟件測試中主要有以下幾個(gè)應(yīng)用： 覆蓋分析： 程序插裝可以估計(jì)程序控制流圖中被覆

10、蓋的程度，確定測試執(zhí)行的充分性，從而設(shè)計(jì)更好的測試用例，提高測試覆蓋率。 監(jiān)控 在程序的特定位置設(shè)立插裝點(diǎn)，插入用于記錄動(dòng)態(tài)特性的語句，用來監(jiān)控程序運(yùn)行時(shí)的某些特性，從而排除軟件故障。 查找數(shù)據(jù)流異常 程序插裝可以記錄在程序執(zhí)行中某些變量值的變化情況和變化范圍。掌握了數(shù)據(jù)變量的取值狀況，就能準(zhǔn)確地判斷是否發(fā)生數(shù)據(jù)流異常。雖然數(shù)據(jù)流異?？梢杂渺o態(tài)分析器來發(fā)現(xiàn)，但是使用插裝技術(shù)可以更經(jīng)濟(jì)更簡便，畢竟所有信息的獲取是隨著測試過程附帶得到的。,4.4 實(shí)例設(shè)計(jì),實(shí)例1運(yùn)用邏輯覆蓋的方法測試程序 程序4-4： 1If (x1 運(yùn)用邏輯覆蓋的方法設(shè)計(jì)測試用例組，如表4-10所示。,實(shí)例2 運(yùn)用路徑分析的方

11、法測試程序 程序4-5： 1main () 2 3 int flag, t1, t2, a=0, b=0; 4 scanf (“%d, %d, %dn”, 23 ,程序的流程圖如圖4-8所示：,圖4-8 程序4-5的流程圖,2.程序的控制流圖如圖4-9所示，其中R1、R2、R3和R4代表控制流圖的4個(gè)區(qū)域。R4代表的是控制流圖外的區(qū)域，也算作控制流圖的一個(gè)區(qū)域。,圖4-9 程序4-5的控制流圖,3.運(yùn)用路徑分析的方法設(shè)計(jì)測試用例組。 (1) 根據(jù)程序環(huán)形復(fù)雜度的計(jì)算公式，求出程序路徑集合中的獨(dú)立路徑數(shù)目。 公式1：V(G)=11-9+2，其中10是控制流圖G中邊的數(shù)量，8是控制流圖中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目

12、。 公式2：V(G)=3+1，其中3是控制流圖G中判斷節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。 公式3：V(G)=4，其中4是控制流圖G中區(qū)域的數(shù)目。 因此，控制流圖G的環(huán)形復(fù)雜度是4。 （2） 根據(jù)上面環(huán)形復(fù)雜度的計(jì)算結(jié)果，源程序的基本路徑集合中有4條獨(dú)立路徑： 路徑1：5-22 路徑2：5-7, 8-11, 12-21-5-22 路徑3：5-7, 8-16-17-19-21-5-22 路徑4：5-7, 8-16-18-19-21-5-22 （3）設(shè)計(jì)測試用例組11如表4-11所示。根據(jù)上述4條獨(dú)立路徑設(shè)計(jì)出了這組測試用例，其中的4組數(shù)據(jù)能夠遍歷各個(gè)獨(dú)立路徑，也就滿足了路徑分析測試的要求。 需要注意的是，對于源程序中的

13、循環(huán)體，測試用例組11中的輸入數(shù)據(jù)使其執(zhí)行零次或一次。,表4-11 測試用例組11,小結(jié),白盒測試是基于被測程序的源代碼設(shè)計(jì)測試用例的測試方法。常見的白盒測試方法有邏輯覆蓋測試和路徑分析測試兩大類。 在邏輯覆蓋測試中，按照覆蓋策略由弱到強(qiáng)的嚴(yán)格程度，介紹了語句覆蓋、判斷覆蓋、條件覆蓋、判斷/條件覆蓋、條件組合覆蓋和路徑覆蓋六種覆蓋測策略。 語句覆蓋：每個(gè)語句至少執(zhí)行一次。 判定覆蓋：在語句覆蓋的基礎(chǔ)上，每個(gè)判定的每個(gè)分支至少執(zhí)行一次。 條件覆蓋：在語句覆蓋的基礎(chǔ)上，使每個(gè)判定表達(dá)式的每個(gè)條件都取到各種可能的結(jié)果。 判定/條件覆蓋：即判定覆蓋和條件覆蓋的交集。 條件組合覆蓋：每個(gè)判定表達(dá)式中條件

14、的各種可能組合都至少出現(xiàn)一次。 路徑覆蓋：每條可能的路徑都至少執(zhí)行一次，若圖中有環(huán)，則每個(gè)環(huán)至少經(jīng)過一次。 在路徑分析測試中，介紹了獨(dú)立路徑測試和Z路徑覆蓋測試兩種常用方法。 獨(dú)立路徑測試方法把覆蓋的路徑數(shù)壓縮到一定限度內(nèi)，程序中的循環(huán)體最多只執(zhí)行一次，對程序中所有獨(dú)立路徑進(jìn)行測試。它是在程序控制流圖的基礎(chǔ)上，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，設(shè)計(jì)測試用例的方法。設(shè)計(jì)出的測試用例要保證程序的每一個(gè)可執(zhí)行語句至少要執(zhí)行一次。 Z路徑覆蓋測試是指采用簡化循環(huán)的方法進(jìn)行路徑覆蓋測試。被測源程序中的循環(huán)體執(zhí)行零次或一次。 最后，介紹了其他一些白盒測試方法。循環(huán)測試是一種著重循環(huán)結(jié)構(gòu)有效性測試的測試方法。變異測試是一種故障驅(qū)