第03章 白盒测试.ppt

1、软件测试技术,主讲人：刘 伟,第3章 白盒测试,白盒测试（ White Box Testing ） 结构测试（ Structured Testing ） 逻辑驱动测试（ Logic-Driven Testing ） 基于程序的测试 （ Code-Based Testing ） 基于覆盖的测试,第3章 白盒测试,控制流测试 数据流测试 程序插桩 程序变异测试 白盒测试工具 软件缺陷分析,控制流测试,基本概念 控制流图 有向图 路径、完整路径 可达、简单路径、基本路径、子路径 回路、无回路路径 A连接B 路径A覆盖路径B,控制流覆盖准则,覆盖率：测试的完全程度如何？,覆盖率概念,如：一个程序总代码

2、为100行，使用测试用例运行一次，执行了75行代码，则 代码覆盖率75,控制流覆盖准则,逻辑覆盖：常见的六种覆盖方法 语句覆盖 判定覆盖（也称分支覆盖） 条件覆盖（也称谓词覆盖） 判定/条件覆盖 条件组合覆盖 路径覆盖,语句覆盖,设计若干测试用例，使得程序中每条语句至少被执行一次。,设计原则：测试用例尽量少，覆盖率尽量高,举例,测试用例设计：,红色字母代表程序执行路径,测试用例设计：,例3-2,测试用例设计：,语句覆盖,优点： 直观、简单、易自动化 缺点： 发现错误能力很“弱” 对隐藏的条件和可能到达的隐式逻辑分支，无法测试,语句覆盖,例：ifelse结构,如右例所示： 当A=2 B=0 X=

3、3时，满足语句覆盖要求，但abd分支未测试。,控制流覆盖准则,逻辑覆盖：常见的六种覆盖方法 语句覆盖 判定覆盖（也称分支覆盖） 条件覆盖（也称谓词覆盖） 判定/条件覆盖 条件组合覆盖 路径覆盖,判定覆盖,设计若干测试用例，使得程序中每个判定至少有一次为真值，有一次为假值,程序中的每个分支至少执行一次,判定覆盖,测试用例设计：,（O）,（A）,（B）,（D）,当A=2 B=0 X=3时， 即可满足语句覆盖要求，但abd分支未测试,判定覆盖测试用例设计：,判定覆盖,测试用例设计：,例3-2,测试用例设计：,判定覆盖,优点： 发现错误能力比语句覆盖强 缺点： 对复合条件判断，只判定整个最终结果，而忽

4、略每个条件的取值情况，必然会遗漏部分测试路径。,控制流覆盖准则,逻辑覆盖：常见的六种覆盖方法 语句覆盖 判定覆盖（也称分支覆盖） 条件覆盖（也称谓词覆盖） 判定/条件覆盖 条件组合覆盖 路径覆盖,条件覆盖,设计若干测试用例，使得判定中的每个条件的可能取值至少满足一次。,条件覆盖,测试用例设计：,（O）,（A）,（B）,（D）,判定覆盖测试用例设计未有B!=0的取值,条件覆盖,条件覆盖测试用例设计：,测试用例设计：,例3-2,测试用例设计：,例3-4,1、列出所有的原子条件： i=0j=0k=0 i+j=ki+k=jj+k=I i=ji=kj=k 2、设计测试用例，使得每个条件取一次真值和一次假

5、值,例3-4,设计测试用例如下表所示,条件覆盖,优点： 发现错误能力比语句覆盖强 缺点： 条件覆盖并不能保证判定覆盖。 对复合条件，条件覆盖只能保证每个条件至少有一次为真，而不考虑所有的判定结果。,控制流覆盖准则,逻辑覆盖：常见的六种覆盖方法 语句覆盖 判定覆盖（也称分支覆盖） 条件覆盖（也称谓词覆盖） 判定/条件覆盖 条件组合覆盖 路径覆盖,判定条件覆盖,设计若干测试用例，使得判定中的每个条件的可能取值至少出现一次，且每个判断本身的判定结果也至少出现一次。,判定条件覆盖,测试用例设计：,（O）,（A）,（B）,（D）,判定条件覆盖,条件覆盖测试用例设计也满足判定条件覆盖的要求：,判定覆盖测试

6、用例设计未有B!=0的取值,测试用例设计：,例3-2,测试用例设计：,例3-4,1、列出所有的原子条件： i=0j=0k=0 i+j=ki+k=jj+k=i i=ji=kj=k 2、列出所有的判定 （1）i=0|j=0|k=0|i+j=k|i+k=j|j+k=i （2）i=j b=2; if (b0) a=b*a; else a=a/b;,基本块的划分对代码结构和代码优化有重要意义。,补充：判定路径覆盖,判定覆盖的一个变体 判定路径：起始位置是函数入口或一个判定的开始，结束位置是下一个判定的开始,补充： Z路径覆盖,路径覆盖的一个变体， 简化循环机制，只考虑执行一次和0次的情况,如何使用覆盖率

7、,覆盖率不是目的，只是一种手段 软件测试实践过程： 单元测试和代码审查 集成测试和系统测试，必要时会对核心模块或者bug较多模块与开发人员一起重新做代码审查 在产品比较稳定之后，会采用一些测试工具来做覆盖率测试，可以发现哪些函数没有跑到，进而更新或加入新的测试用例。,如何使用覆盖率,你不可能针对所有的覆盖率指标去进行测试；相反，只考虑一种覆盖率指标也是不恰当的 一般项目的覆盖率不可能100%，一般采取的标准是函数覆盖率90%，语句覆盖率70%.,如何使用覆盖率,不要追求绝对100的覆盖率 对测试人员设计的测试用例通常要求： 语句覆盖率：100% 分支覆盖率：85以上 路径覆盖率：80以上,第3

8、章 白盒测试,控制流测试 数据流测试 程序插桩 程序变异测试 白盒测试工具 软件缺陷分析,数据流测试,基本概念 控制流图和测试覆盖准则一旦给定，即可产生测试用例 数据流测试是根据代码中变量的使用情况进行的测试，面向程序中的数据。 早期的数据流分析常常集中于以下缺陷： 变量被定义，但是从来没有使用（引用）； 所使用的变量没有被定义； 变量在使用之前被定义两次或多次（重复定义）。,数据流测试,两个概念 变量的定义性出现：变量定义或被赋值。 节点nG(P)是变量vV的定义节点，记做DEF(v,n),当且仅当变量v的值由对应节点n的语句片段处定义。 输入语句、赋值语句、循环控制语句和过程调用，都是定义

9、节点语句的例子。如果执行对应这种语句的节点，那么该变量关联的存储单元的内容就会改变。,数据流测试,变量的引用性出现：变量数据被引用。 节点nG(P)是变量vV的使用节点，记做USE(v,n),当且仅当变量v的值由对应节点n的语句片段处使用。 计算性引用用于计算新数据(记做C-use) 谓词性引用用于条件控制（记做P-use) 输出语句、赋值语句、条件语句、循环控制语句和过程调用，都是使用节点语句的例子。如果执行对应这种语句的节点，那么该变量关联的存储单元的内容保持不变。,数据流覆盖准则,定义覆盖测试准则 引用覆盖测试准则 定义引用覆盖测试准则,第3章 白盒测试,控制流测试 数据流测试 程序插桩

10、 程序变异测试 白盒测试工具 软件缺陷分析,程序插桩,“插桩”：通过在源代码中加入记录信息语句，以便进行运行信息的追踪和调试，统计有关的运行资源状况。 如print语句 插桩技术是实现各种覆盖测试的必要手段。,程序插桩举例,例：常用printf语句（c语言） 计算x1+2+3+4+5+10 程序段： x=0; for(int i=0;i=10;i+) x=x+i; printf(“+ %d = %d”,i,x); ,统计可执行 语句的覆盖情况 把插入的语句称为“探测器”,程序插桩,设计时考虑的问题 明确要探测哪些信息？ 在程序的什么部位设置探测点？ 需要设计多少个探测点？,程序插桩,探测点设置

11、位置 程序块的第一个可执行语句之前 循环语句之后 条件语句之后 在else、else if、endif之后 输入输出语句之后 go to语句之后 ,程序插桩,2、用于断言检测的程序插桩 断言（Assertion）：assert 格式：void assert( int expression )，其中，expression为假时，会终止程序运行。一般在debug版本中启用，release版本中禁用 如：文件检索系统UT_TD_002_005 UT_TC_002_005_003_003()： fp2 = fopen(str, rt); _ASSERT(fp2 != NULL);,第3章 白盒测试,控

12、制流测试 数据流测试 程序插桩 程序变异测试 白盒测试工具 软件缺陷分析,程序变异测试-错误驱动测试,遗传算法（Genetic Algorithm，简称GA） 遗传算法几个重要概念 1、染色体(Chronmosome) 个体(individuals)、群体(population) 2、基因(Gene) 3、适应度(Fitness) 适应度函数：对问题中的每一个染色体进行度量的函数。,遗传算法,遗传算法几个操作 选择(复制)： 根据各个个体的适应度，按照一定的规则或方法，从第t代群体P(t)中选择出一些优良的个体遗传到下一代群体P(t+1)中； 交叉： 将群体P(t)内的各个个体随机搭配成对，对

13、每一对个体，以某个概率（称为交叉概率）交换它们之间的部分染色体； 变异： 对群体P(t)中的每一个个体，以某一概率(称为变异概率)改变某一个或某一些基因座上的基因值为其他基因值。,遗传算法流程图,遗传算法,遗传算法已经在求解旅行商问题、背包问题、装箱问题、图形划分问题等方面得到成功的应用； 在生产调度问题、自动控制、机器人学、图象处理、人工生命、遗传编码和机器学习等方面获得了广泛的运用。,程序变异测试-错误驱动测试,程序P的变异因子m(p)也是一个程序，是对P进行微小改动而得到。称m(p)是P的变异因子。,例如，测试代码片段： if (a ,对条件（a,程序强变异测试,若P在D上是正确的，可以

14、找出P的变异因子的某一集合： m=M（P）|m(p)是P的变异因子 1、若m中每一元素在D上存在错误，则可认为程序的正确程度较高。 2、若m中某些元素在D上不存在错误，则可能存在三种情况： 这些变异因子与P在功能上是等价的。 现有的测试数据不足以找出P与其变异因子间的差别。 P可能含有错误，而其某些变异因子却是正确的。,程序强变异测试,使用程序变异方法，最重要的是怎样建立变异因子。 一些常见的变异运算： 常量之间替换、标量与变量互换、数组名替换、 算术/关系/逻辑运算符替换、 插入绝对值符号、插入单面运算符、 语句分解、语句删除、GO TO、 循环终止条件变换,程序强变异测试,【例3-14】

15、ab，a=b，ab，ab，ab 【例3-15】 （1）term=x 变异成 term=0 （2）i=100 （3）i%2=0 变异成 i%2=1,程序强变异测试,优点： 较为有效的测试方法，针对性强，系统性强。 缺点： 1、要运行所有的变异因子，从而成倍地提高了测试的成本； 2、决定程序与其变异因子是否等价是一个递归不可解问题。,程序弱变异测试,弱变异：只对被测程序进行测试的变异方法。 弱变异和强变异有很多相似之处。其主要差别在于：弱变异强调的是变动程序的组成部分，根据弱变异准则，只要事先确定导致C与C产生不同值的测试数据组，则可将程序在此测试数据组上运行，而并不实际产生其变异因子。 弱变异测试方法的主要优点是开销较小，效率较高。,第3章 白盒测试,控制流测试 数据流测试 程序插桩 程序变异测试 白盒测试工具 软件缺陷分析,白盒测试工具,一、静态工具Logiscope 静态测试工