单元测试用例设计

一、概述.................................................1

二、基本概念.............................................1

2.1正面测试(PositiveTesting)..................................................................1

2.2负面测试(NegativeTesting)................................................................2

2.3分支测试..........................................2

2.4黑盒测试..........................................2

2.5白盒测试..........................................2

三、单元测试范围.........................................3

四、常见测试用例设计方法及举例...........................3

4.1用于语句覆盖的基路径法............................3

4.2用于MC/DC的真值表法............................9

4.3边界值法.........................................11

4.4等价类法.........................................12

4.5循环测试法.......................................17

4.6错误推测法.......................................18

五、相关注意事项........................................18

5.1独立性...........................................18

5.2尽量脱离被测代码的束缚...........................18

5.3面向对象的语言单元测试特点.......................18

5.4单元测试的命名标准...............................19

L单元测试的命名标准.............................19

2.单元测试中的变量命名规范......................19

3.断言和操作分离................................19

4.避免滥用setup和teardown............................................19

一、概述

单元测试（模块测试）是开发者编写的一小段代码，用于检验被

测代码的一个很小的、很明确的功能是否正确。通常而言，一个单元

测试是用于判断某个特定条件（或者场景）下某个特定函数的行为。

该文档从测试角度出发，去讨论如何设计单元测试的测试用例。

这里强调，单元测试用例的设计是进入实际编码之前的，测试用

例设计在前，更能体现出灵活性，如果已经编码完成再进行测试用例

的补充，这样很容易进入一个仅仅是测试了被测代码段功能的怪圈，

所以希望所有的单元测试工作，可以放在前面完成。同时单元测试用

例是一个不断完善的过程，前期设计好的用例，在代码已经实现完成

后，会发现覆盖的并不是很全面，有良好的习惯是需要将对应的测试

用例进行补充，而在提交测试后发现的重要的bug,也需要进行单元

测试用例的补充，使单元测试和各种测试方法相结合，实现测试质量

的充分保证。

二、基本概念

2.1正面测试（PositiveTesting）

测试被测对象的正确功能实现无误，即正常流程功能。往往需要

根据设计说明进行用例导出，严格按照设计说明编写即可，用例划分

注意等价类区分等方法。

例如：接口返回小于等于24个中文字的offer标题（这里标题控制不

1

会超过24个字)进行页面展示。

2.2负面测试(NegativeTesting)

测试被测对象的异常功能实现无误，多在异常流程，异常数据中

体现。该部分测试需要对被测对象进行错误发散，常依赖于边界值区

分等方法。

例如：接口返回25个中文字的offer标题进行页面展示。

2.3分支测试

使用流程图，明确可能出现的每条分支，制造响应的数据进行覆

盖，实现对被测对象的测试。这个过程对于分支可以进行响应的简化,

可以穿插等价类等方法去除同类分支。

例如：实现。ffer发布的功能，分别会出现发布普通产品，代理加盟,

求购，供应等分支，测试。ffer提交模块的时候，需要区分这么多重

类型的数据，那么假设对于全部供应类型的offer,实现上都是一样

的，就可以进行等价类划分，区分供应和求购即可。

2.4黑盒测试

不关心被测对象内部，将其当做一个黑盒，仅仅关注对该模块的

输入区分和输出结果校验。

2.5白盒测试

2

将被测对象的每个实现都充分了解，根据内部实现进行用例设

计■，需要保证每个独立路径都完成用例覆盖，而常规的对每个独立路

径进行真假验证。

三、单元测试范围

单元测试范围的重点包括两个方面：1.测试代码实现的功能，这

个可以通过需求文档进行整理，然后调整每个功能点的颗粒度，尽量

可以和开发实现的被测单元进行对应，入口文档包括需求文档、设计

文档；2.外部接口和底层实现。

四、常见测试用例设计方法及举例

4.1用于语句覆盖的基路径法

基路径法保证设计出的测试用例，使程序的每一个可执行语句至

少执行一次，即实现语句覆盖。基路径法是理论与应用脱节的典型，

基本上没有应用价值，读者稍作了解即可，不必理解和掌握。

基路径法步骤如下：

1）画出程序的控制流图

控制流图是描述程序控制流的一种图示方法，主要由结点和边构

成，边代表控制流的方向，节点代表控制流的汇聚处，边和结点圈定

的空间叫做区域，下面是控制流图的基本元素：

3

依序结构•，IF选择结构”While罐环结构，CASE多分支结构•,

Until循环结构.

以下代码：

voidSort(intiRecordNum,intiType)

{

intx=0；

inty=0；

while(iRecordNum—>0)

{

if(0==iType)

{

x=y+2;

break;

4

}

elseif(1==iType)

x=y+10;

eIse

x=y+20;

}

可以画出以下控制流图:

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2)计算程序环路复杂度

环路复杂度V(G)可用以下3种方法求得：

(1)环路复杂度等于控制流图中的区域数；

上图中，有4个区域，V(G)=4。

(2)设E为控制流图的边数，N为结点数，则环路复杂度为E—N+

2；

上图中，V(G)=10(边)一8(结点)+2=4。

(3)设P为控制流图中的判定结点数，环路复杂度为P+1。

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上图中：V(G)=3(判定结点)+1=4。

环路复杂度是独立路径数的上界，也就是需要的测试用例数的上界。

3)导出基本路径集

基本路径数等于V(G)。根据上面的计算方法，可得出需要的基

本路径数为4。路径就是从程序的入口到出口的可能路线，基本路径

要求每条路径至少包含一条新的边，直到所有的边都被包含。需要提

醒的是：基路径法和路径覆盖是两回事，用于设计用例的基路径数一

般小于全部路径数，即基本路径集不是惟一的。基路径法完成的是语

句覆盖，而不是路径覆盖。下面选择四条基本路径：

路径1：1-11

路径2：1-2-3-4-5-1-11

路径3：1-2-3-6-8-9-10-1-11

路径4：1-2-3-6-7-9-10-1-11

4)设计用例

根据上面的路径，可以设计出以下用例：

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路径1:1-11

用例1：iRecordNum=0

路径2：1-2-3-4-5-1-11

用例2：iRecordNum=1,iType=0

路径3：1-2-3-6-8-9-10-1-11

用例3：iRecordNum=1,iType=1

路径4：1-2-3-6-7-9-10-1-11

用例4：iRecordNum=1,iType=2

从上述步骤可以看出，基路径法工作量巨大，如果用于五十行左

右的函数，将耗费大量的时间，而五十行代码的函数实在是太普通了。

这种成本巨高的方法，其测试效果如何呢？测试效果完全与成本不匹

配，首先，基路径法完成的只是代码覆盖，这是最低级别的覆盖，其

次，整个设计过程都是依据已经存在的代码来进行的，没有考虑程序

的设计功能，是典型的“跟着代码走”，不足是显而易见的。综上所述,

基路径法没有实际应用价值。

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4.2用于MC/DC的真值表法

设计用于MC/DC的用例，可以先将条件值的所有可能组合列出

表格，然后从中选择用例，称为真值表法。例如判定A||(B&&C),

条件组合如下表：

ABC判定结果

组合1TTTT

组合2TTFT

组合3TFTT

组合4TFFT

组合5FTTT

组合6FTFF

组合7FFTF

组合8FFFF

为了使A独立影响判定结果，选择B和C相同，判定结果相反，且

A相反的组合：组合2和6；

为了使B独立影响判定结果,选择A和C相同，判定结果相反，且

B相反的组合：组合5和7；

为了使C独立影响判定结果,选择A和B相同，判定结果相反，且

C相反的组合：组合5和6。

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因此，组合2、5、6、7符合MC/DC要求。符合MC/DC要求的用

例集不是惟一的。

为了提高效率，可以使用工具来生成真值表和找出符合要求的组合，

有些商业工具具有这种功能。自行开发难度也不大，下面提出开发

MC/DC用例设计小工具的思路，有兴趣的读者可以尝试一下：

1)用一个简单的词法和语法分析器解析判定表达式，计算条件数量;

2)生成真值表；

3)用一个逻辑表达式计算器，针对每个条件C,扫描真值表，找出

符合以下要求的组合：除条件C外，其他条件取值相同；将条件C

的真值和假值分别代入判定表达式，判定的计算结果相反。

4)针对找出的组合，设计两个用例，条件C分别取真和假。

需要注意的是，判定中可能存在完全相同的条件，例如：

(A==011B==1)&&C==211(A==0&&D==3)

针对A==0设计MC/DC用例时，前一个A==0取反,后一个A==0

也会跟着取反，如果后一个A==0视为其他条件，则不能实现

MC/DC覆盖，因此，计算判定值时，两个A==0应视为同一个条

件。

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4.3边界值法

边界值法假定错误最有可能出现在区间之间的边界，一般对边界

值本身，及边界值的两边都需设计测试用例。

如下函数：

〃参数age表示年龄

intfunc(intage)

{

intret=0;

〃…dosomething

returnret；

}

参数age表示一个人的年龄，假设有效的取值范围是0-200,那么，

用边界值法可以得出以下用例(省略输出)：

用例1：age=-1；

用例2：age=0；

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用例3：age=1；

用例4：age=199；

用例5：age=200；

用例6：age=201；

通常，程序对输入还会分段处理，例如，年龄在10以下，为儿童，

需要特别照顾；年龄在60岁以上，为退休老人，不能安排工作，那

么，10和60是内部边界，也要设计测试用例：

用例7：age=9；

用例8：age=10；

用例9：age=11；

用例10：age=59；

用例11：age=60；

用例12：age=61；

边界值法需要了解数据所代表的实际意义，此外对于枚举类型等非标

量数据不适用。边界值法对于复杂的软件项目来说，适用范围有限。

4.4等价类法

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先从代码编写的思路说起。程序员编写一个函数的代码，会如何

做呢？

首先，了解代码功能。程序的功能是什么？无非就是：有哪些输

入？执行什么操作或计算？产生什么输出？

然后，将功能细化，形成一个或多个功能点。一个功能点就是一

类输入及其处理。什么叫"一类〃输入？程序可能有无数输入，但代码

并不需要用无数个判定来对每个输入分别做处理，只需将输入分类，

需要做相同处理的输入归于一类，这就是"等价类〃。从编程角度来说,

"等价类''是指计算或操作过程的"等价"，一个等价类就是处理过程完

全相同的输入的集合。程序中通常用判定来识别分类，一个判定就是

一次分类，嵌套的判定则会造成分类数量的翻番。

所以，函数代码编写的核心思维就是等价类划分和处理。一个函

数要完全正确，关键是等价类的划分要正确完整，且每个等价类的处

理正确。

举个例子，现在要编写一个函数，将字符串左边的空格删除。函

数原形如下：

char*strtrml(char*str);

功能：

将str左边空格删除，并返回str本身。

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功能点:

1.左边有空格：删除；（正常输入）

2.左边无空格：不作处理；（正常输入）

3.全部是空格：全部删除；（正常输入）

4.空串：不作处理；（边界输入）

5.空指针：直接返回。（非法输入）

不一定需要针对每个功能点分别写代码，因为程序中的if、for、

while等语句本身具有“如果不符合条件就跳过〃的含义，所以很多功

能点是可以共用代码的，例如，前4个功能点只需要相同的代码，不

过，编程时对功能点的考虑还是要全面。

既然函数没有错误的关键是等价类划分正确完整且处理正确，那

么测试时，只要把输入的等价类都列出来，并设定正确的预期输出，

进行测试就行了。

这就是通常说的“等价类''法，从测试角度来说的“等价”，是指测

试效果上的等价，即同类中一个数据测试通过，可以肯定其他数据也

会测试通过。

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用例设计的首要工作是设定输入。输入有哪些呢？要从正常输

入、边界输入、非法输入三方面考虑，每方面进一步划分形成等价类,

即要考虑：有哪些正常输入？有哪些边界输入？有哪些非法输入？

多个输入时，例如有多个参数，首先把各个参数的等价类列出来，然

后要考虑参数之间是否存在特殊的组合关系。例如下面的函数：

//计算某年某月某日是星期几,参数分别表示年月日

intDate（intyear,intmonth,intday）;

用例如下表（假设year的有效范围是1-9999）：

输入正常值边界值非法值组合

Year2000（闰年）10闰年和非闰年要保证都

和2月组合；

2009（非闰年）999910000

2月要和28、29、30

month2（短月）10

日组合；

3（大月）

1213小月要和30、31日组

4（小月）

合；

Day10（普通）10

大月要和31、32日组合

28（非闰年二

3132

月）

29（闰年二月）

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30（小月）

用例的输出是比较容易被轻视的工作，但是，没有充分且正确的

预期输出，用例基本上没有意义，就像医生要求病人做一大堆检查，

却不看检查结果一样。预期输出要根据程序的设计功能确定正确的

值。一个用例的预期输出可能有多个。

等价类法是与程序的基本特性”对数据分类处理''相匹配的方法。

对于一个函数来说，如果对数据的分类正确且完整，每一个分类处理

正确，那么，程序就没有问题。同样，测试时，只要依据设计功能，

找出所有等价类，那么，用例就是完整的。所以，用例的完整性，本

质上是指等价类是否划分正确且完整，每一类的正确输出是否均依据

设计功能正确设定。

使用了等价类法后，是否需要使用其他方法呢？

等价类法从“有哪些正常输入？有哪些边界输入？有哪些非法输

入？〃三个方面来考虑等价类，因此，边界值法是等价类法的一部分。

常见的用例设计方法中还有正交法和错误推测法。正交法考虑数

据的组合，实际上，如果程序对输入数据的组合需要判断处理，也是

一种等价类划分，但正交法会产生大量的多余组合，且可能缺少必要

的组合，因此不推荐采用正交法，应该根据数据的实际意义自行组合。

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单独从错误推测角度去设计用例未免太不可靠，但错误推测法可以作

为检查等价类是否完整的一种思路，即用等价类法设计用例后，可以

考虑哪些输入比较容易产生错误，以检查是否遗漏，这只是一种检查

思路，也包含在等价类法之中。总之，用例设计只需使用等价类法，

但可以从多种角度检查等价类的完整性。

4.5循环测试法

在程序中多循环判断是，我们一样需要重点关注，根据循环的重

量级进行。

例如一个简单循环判断：

如下图4-5,有如下几个分支需要覆盖：

1、跳过整个循环：不进入循环流程

2、仅有一次进入循环：需要进行数据构造，能够让循环运行一

次

3、n次进入循环（n为循环的最大次数）

不难看出，通过上述分支的覆盖，就可以验证循环的功能以及循

环设置的边界是否生效，不会出现循环没有控制好，导致实际使用的

时候会多进行一次或者少进行一次循环的情况。