白盒测试及其用例的设计.doc

第四章 白盒测试及其用例的设计 4.1问：为什么要进行白盒测试？ 答：贯穿程序的独立路径数通常巨大，即使每条路径都测试过了，仍然可能 存在错误。这是因为：（1）穷举路经测试法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。（2）穷举路经测试不可能查出程序因为遗 漏路径而出错。（3）穷举路经测试发现不了一些与数据相关的错误。 4.2问：采用白盒测试方法必须遵循哪些原则？ 答：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：（1） 保证一个模块中的所有独立路径至少被测试一次。（2）所有逻辑值均需测试真 (true) 和假 (false) 两种情况。（3）检查程序的内部数据结构，保证其结构的有 效性。（4）在上下边界及可操作范围内运行所有循环。 4.3问：常用的白盒测试方法有哪些？ 答：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：（1）逻辑覆盖法（逻辑驱动测试）；（2）基本路径测试法。 其中，逻辑覆盖法中根据覆盖标准从低到高分别是：语句覆盖、判定覆盖、 条件覆盖、判定/条件覆盖、条件组合覆盖。 4.4问：请用一个实例说明各种比较常用的覆盖测试方法，包括语句覆盖、判定 覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、组合覆盖和路径覆盖等。 答：下面以一个简单但经典的小程序作为参考实例： IF (A1) AND (B=0) THEN X=X/A IF (A=2) OR (X1) THEN X=X+1 其中，“AND”和“OR”为逻辑运算符。其所对应的程序流程图如下所示。 其控制流图中的各个程序点分别由字母a,b,c,d,e来表示。（1）语句覆盖 语句覆盖方法选择足够多的测试用例，使程序中的每个可执行语句至少执行 一次。例如上例，设计一个能通过路径ace的测试路径即可。即当A=2,B=0,X=3 时，程序按照流程图上的路径ace执行，即程序段中的4个语句均得到执行，完 成语句覆盖。 语句覆盖可以保证程序中每个语句都得到执行，但是它并不能全面地检验每 一个语句，即它并不是一种充分的检验方法。当程序段中两个判定的逻辑运算存 在问题时，如果第一个判定的运算符“AND”错写成运算符“OR”，这时仍使用 该测试用例，则程序仍按流程图上的路径 ace 执行；当第二个条件语句中 X1 误写成X0时，上述的测试用例也不能发现这一错误。 （2）判定覆盖 判定覆盖是比语句覆盖较强一些的方法，即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”。对上述示 例程序段，设计两个测试用例，使它们能通过路径 ace 和 abd，或通过路径 acd 及abe，即可达到“判定覆盖”的标准。 若选用的两组测试用例如判定覆盖测试用例表所示，则可分别执行流程图上 的路径ace和abd，从而使两个判断的4个分支c,e和 b,d分别得到覆盖。 判定覆盖测试用例表 测试用例 A, B, X (A1)AND(B=0) (A=2)OR(X1) 执行路径 测试用例1 2, 0, 3 真（T） 真（T） ace 测试用例2 1, 0, 1 假（-T） 假（-T） abd 需要注意的是，上述的两组测试用例在满足判定覆盖的同时，还完成了语句 覆盖，因此判定覆盖要比语句覆盖更强一些。但是，此时仍然存在这样的问题， 即如果程序段中的第 2 个判定条件 X1 误写为 X1）AND（B=0）包含了两个条件：A1及 B=0。此时一个更强的 覆盖标准是“条件覆盖”，条件覆盖的目的是设计若干测试用例，在执行被测程 序以后，要使每个判定中每个条件的可能值至少满足一次。 因此，在第一个判定（A1）AND（B=0）中应考虑到各种条件取值的情况： A1为真与 A1 为假的情况 B=0为真与B=0 为假的情况 同样，对于第二个判定 (A=2) OR (X1)应考虑到： A=2 为真与 A=2 为假的情况 X1 为真与X1 为假的情况 因此，只需要采用两个测试用例，就可以满足测试要求，即覆盖4个条件可 能产生的8种情况，如条件覆盖测试用例表表所示。 条件覆盖测试用例表 测试用例 A, B, X 执行路径 覆盖条件 测试用例1 2, 0, 3 ace (BCEF) T1 ,T 2 ,T3, T4 测试用例5 1, 1, 1 abd (AD) -T1 ,-T2 ,-T3,-T4这两个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。但是，并不 是说满足条件覆盖，就一定能够满足判定覆盖。 （4）判定/条件覆盖 判定/条件覆盖要求设计足够的测试用例，使得判定中每个条件的所有（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。 对于上述示例程序段，若采用测试用例1和测试用例5，就可以达到判定/条件覆 盖的这一要求，如判断/条件覆盖测试用例表所示。 判断/条件覆盖测试用例表 测试用例 A, B, X 执行 路径 覆盖条件 (A1)AND (B=0) (A=2) OR (X1) 测试用例1 2, 0, 3 ace T1 ,T 2 ,T3, T4 真（T） 真（T1） 测试用例5 1, 1, 1 abd -T1 ,-T2 ,-T3,-T4 假（-T） 假（T1） 在实际情况下，大多数计算机不能用一条指令对多个条件做出判定，而必须 将源程序中对多个条件的组合分解成几个简单的单个条件判定，上例经编译系统 产生的目标程序执行流程如图所示。从执行流程得到，上面的两个例子未能使目 标程序中每一个简单判定区的各种可能的结果（真/假），如不可能使判定I （B=0） 为“假”，也不可能使判定 K（X1）为“真”。原因是：含有 AND 和 OR 的逻 辑表达式中，某些条件将对其他条件产生抑制，如逻辑表达式 AAND B，如果 A 为“假”，目标程序就不用再检查B了，这样 B中的错误就无法发现。 （5）组合覆盖 组合覆盖的目的是通过执行足够的测试用例，使得每个判定中条件的各种可 能都至少出现一次。因此，满足条件组合覆盖的测试用例一定满足“判定覆盖”、 “条件覆盖”、“判定/条件覆盖”。 在上述示例程序段中的每个判定个包含有2个条件，这2个条件在判定中有 8种可能的组合，如下： A1, B=0 记为T1,T2 1） A1, B0 记为T1,-T2 2） A=1, B=0 记为 -T1,T2 3） A=1, B0 记为 -T1,-T2 4） A=2, X1 记为T3,T4 5） A=2, X=1 记为T3,-T4 6） A2, X1 记为 -T3,T4 7） A2, X=1 记为 -T3,-T4 8） 下面的4个测试用例，用以覆盖上述 8种条件组合，如组合覆盖测试用例表 所示。 组合覆盖测试用例表 测试用例 A,B, X 执行路径 覆盖条件 覆盖组合号 测试用例1 2, 0, 3 ace T1 ,T 2 ,T3, T4 1，5 测试用例4 2, 1, 1 abe T1 ,-T2 ,T3,-T4 2，6 测试用例5 1, 1, 1 abd -T1 ,-T2 ,-T3,-T4 4，8 测试用例6 1, 0, 3 abe -T1 ,T2 ,-T3, T4 3，7 在示例程序段中共有4条路经，上面的4个测试用例虽然同时覆盖了全部条 件组合4个分支，但是却仅覆盖了 3条路经，漏掉了路径acd。（6）路径覆盖 通过前面讨论过的5种覆盖准则的学习，应注意到，虽然有的覆盖准则提到 经历路径这一问题，但并未涉及到路径的覆盖。事实上，路径能否全面覆盖是软 件测试中很重要的问题。因为程序要得到正确的结果，就必须能保证程序总是沿 着特定的路径顺利执行。只有当程序中的每一条路经都经受了检验，才能使程序 受到了全面检验。 路径覆盖的目的是指设计足够多的测试用例，要求覆盖程序中所有可能的路 径。针对以上示例，从流程图中可以看出，其中有4条可能的路径。即： 路径1 ace (BCEF,1-2-3-4-5) 记为 L1 路径2 abd (AD,1-3-5) 记为 L2 路径3 abe (AEF,1-3-4-5) 记为 L3 路径4 acd (BCD,1-2-5) 记为 L4 因此，可以给出 4 个测试用例：测试用例 1、测试用例 2、测试用例 4 和测 试用例3。使其分别覆盖这4条路经。如路径覆盖测试用例表所示。 路径覆盖测试用例表 测试用例 A, B, X 执行路径 测试用例1 2, 0, 3 ace（L1） 测试用例2 1, 0, 1 abd（L2） 测试用例4 2, 1, 1 abe（L3） 测试用例3 3, 0, 3 acd（L4） 需要指出，由于所引用的示例程序段非常简单，所以只有4条路经。但实际 问题当中，一个不太复杂的程序，其路径都是一个庞大的数字，要在测试中覆盖 这样多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，例如，程序中的循环体只执行了一次。 另外需要注意的事，在实际工作中，即使对于路径数目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。 4.5问：什么是基本路径测试方法？ 答：对于复杂性大的程序要做到所有路径覆盖（测试所有可执行路径）是不 可能的。根据前面叙述过的独立路径概念，某一程序的独立路径是指从程序入口 道程序出口的多次执行中，每次至少看一个语句集（包括运算、赋值、输入/输 出或判断）是新的和未被重复的。换用流图来进行描述的话，独立路径就是在从 入口进入流图后，至少走过一个弧。 在不能做到所有路径覆盖的前提下，如果某一程序的每一个独立路径都被 测试过，那么可以认为程序中的每个语句都已经检验过了，即达到了语句覆盖， 这种测试方法就是通常所说的基本路径测试方法。 4.6问：如何进行基本路径测试方法？ 答：测试用例设计者导出一个过程设计的逻辑复杂性测度，并使用修改测度 作为指南来定义执行路径的基本集，从该基本集导出的测试用例保证对程序中的 每一条执行语句至少执行一次。基本路径测试用例的设计方法步骤如下，分为以 下四个步骤： （1）画出程序的控制流图。（2）计算环形复杂度。 环形复杂度是一种为程序逻辑复杂性提供定量测度的软件度量，将该度量用 于计算程序的基本的独立路径数目，为确保所有语句至少执行一次的测试数量的 上界。独立路径必须包含一条在定义之前不曾用到的边。有以下三种方法计算环 形复杂度：（a）流图中区域的数量对应于环形复杂度；（b）给定流图 G 的环形 复杂度V(G)，定义为V(G)=E-N+2，E是流图中边的数量，N是流图中节点的数 量；（c）给定流图 G的环形复杂度V(G)，定义为V(G)=P+1，P是流图 G中判定 节点的数量。 （3）导出测试用例，根据上面的计算方法，导出基本路径集，列出程序的独 立路径。 （4）设计测试用例。 4.7问：代码走查属于白盒测试范畴，请以 Java 为例，说明一种语言规范走查的 内容。 答：Java语言规范走查内容一般情况下，包括以下内容： 测试项 测试内容 下标 是否有下标变量越界错误？ 除数 是否包含有除零错误的可能？ Get 方法 当对一个不知是否为空的对象取其属性值会引起空指 针异常。如果空指针异常没有被接收程序将终止。 字符串 在字符串比较和将字符串写入数据表前应 Trim()掉它 的前后空格。 字符串连结符 + 将字符串连结操作中的+操作符同加法运算中的+操作 混淆将导致奇怪的结果。例如：y为 int 类型，y的值为 5，g.drawString(y+2=+y+2,30,30);将显示 y+2=52 Float double 不要用等于或不等于来比较浮点值，而应该判断其差别 是否小于某一指定小的值。例如：89.6 实际可能为 89.59999232458 Float double 不要对浮点值用做计数循环，应用整型值。 Float double 不要使用类型 float 或者 double 的变量执行精确的金融 计算。浮点数的不精确会导致引起不正确金融计算的错 误。可定义若干类来完成不同的金融计算。 switch switch语句的末尾如果没有defaul语句将会不利于处理 异常。 switch 是否在 switch 结构中的每一个 case 语句体结束时都有 break语句？ if语句 在 if 语句体右括号后紧跟一个分号常常是一个错误， 会使 if语句成为顺序语句。 通过循环语句对一 Vector 型变量赋值时,其 Vec