单元测试中的白盒测试设计

Posted 2023-03-29

单元测试中的白盒测试设计

　　白盒测试主要是检查程序的内部结构、逻辑、循环和路径。白盒测试的常用用例设计方法有逻辑覆盖和基本路径测试。

        根据覆盖测试的目标不同，逻辑覆盖又可分为语句覆盖、判断覆盖、条件覆盖、判断/条件覆盖、条件组合覆盖及路径覆盖。

1. 一个程序模块的例子

 

 图1 一个程序模块的例图

从图中可知，该程序模块有4条不同的路径、4个可执行语句。这4条路径可分别表示为：

L1（a→c→e）简化为ace；

L2（a→b→d）简化为abd；

L3（a→b→e）简化为abe；

L4（a→c→d）简化为acd；

4条路径应该满足的逻辑表达式分别为：

记M=（A>1）and（B=0），N=（A=2）or（X>1）

L1（a→c→e）= M and N

L2（a→b→d）= /M and /N

L3（a→b→e）= /M and N

L4（a→c→d）= M and /N

其中，“/M”表示M的反，“/N”表示N的反，或者将4条路径应该满足的逻辑表达式写为：

L1（a→c→e）= （A>1）and（B=0） and （A=2）or（X/A>1） ;

L2（a→b→d）=  and ;

L3（a→b→e）=  and （A=2）or（X>1） ;

L4（a→c→d）= （A>1）and（B=0） and  ;

其中，由符号“and”连接起来的语句是为了遍历这条路径各个输入变量应取值的范围，而由“or”划分了几组可选的取值。根据上面导出的逻辑表达式，就可以用来设计测试用例。

1. 语句覆盖

语句覆盖就是设计若干个测试用例，运行所测程序，使得每一条可执行语句至少执行一次。对上面的例子，所有的可执行语句都在路径L1上，所以选择路径L1来设计测试用例，就要覆盖所有的可执行语句。

           测试用例设计的格式如下：

           [输入的（A,B,X）,输出的（A,B,X）]为覆盖路径：L1（a→c→e）= M and N，（A>1）and（B=0） and （A=2）or（X/A>1）。可设计出满足语句覆盖的测试用例是：

[（2，0，4），（2，0，3）]，覆盖ace[L1]。

从每个执行语句都得到执行这一点来看，语句覆盖的方法似乎能能够比较全面地检验每个可执行语句，但实际上并非如此。

           语句覆盖的不足之处是：假如该程序段中的两个逻辑运算有问题，例如，第一个判断中的逻辑运算符“&&”写成了“||”，或者第二个判断中的逻辑运算符“||”错写成了“&&”，利用上面的测试用例，仍然可覆盖所有4个可执行语句，这说明虽然做到了语句覆盖测试，但可能发现不了判断时逻辑运算中出现的错误。语句覆盖是最弱的逻辑覆盖准则。

1. 判断覆盖

判断覆盖就是设计若干个测试用例，运行所测程序，使得程序中每个判断的取TRUE分支和取FALSE分支至少经历一次。判断覆盖又称为分支覆盖。

根据定义，可分别选择路径L1和L2或者路径L3和L4设计测试用例。

如果选择路径L1和L2，则可得到满足要求的测试用例：

[（2，0，4），（2，0，3）]，覆盖ace[L1]

[（1，1，1），（1，1，1）]，覆盖abd[L2]

如果选择路径L3和L4，则可设计另一组测试用例：

[（2，1，1），（2，1，2）]，覆盖abe[L3]

[（3，0，3），（3，0，1）]，覆盖acd[L4]

可见，测试用例的选择不唯一。

判断覆盖的不足之处是：假如第二个判断中的条件X>1被错写成了X<1，利用上面的两组测试用例仍能得到同样的结果。

1. 条件覆盖

条件覆盖就是设计若干个测试用例，运行所测程序，使得程序中每个判断的每个条件的可能取值至少执行一次。因此，首先要对所有的条件加以标记。

对第一个判断：

•  条件A>1取TRUE时为T1，取FALSE时为F1；
•  条件B=0取TRUE时为T2，取FALSE时为F2；

对第二个判断：

• 条件A=2取TRUE时为T3，取FALSE时为F3;
• 条件X>1取TRUE时为T4，取FALSE时为F4。

根据这8个条件取值，可分别设计如下两组测试用例，如表1和表2所列。

表1 第一组

测试用例	通过路径	条件取值	覆盖分支
[（1，0，3），（1，0，4）]	abe（L3）	F1,T2,F3,T4	b,e
[（2，1，1），（2，1，2）]	abe（L3）	T1,F2,T3,F4	b,e

表2 第二组

测试用例	通过路径	条件取值	覆盖分支
[（2，0，4），（2，0，3）]	ace（L1）	T1,T2,T3,T4	c,e
[（1，0，1），（1，0，1）]	abd（L2）	F1,T2,F3,F4	b,d
[（2，1，1），（2，1，2）]	abe（L3）	T1,F2,T3,,F4	b,e

 

由表1和表2可以看出，两组测试用例都满足了条件覆盖，即覆盖了所有的体哦阿健取值。条件覆盖的不足之处是：第一组测试用例不满足判断（分支）覆盖的要求。

1. 判断-条件覆盖

判断-条件覆盖就是设计足够的测试用例，使得判断中每个条件的所有可能取值至少执行一次，同时每个判断的所有可能判断结果至少执行一次。也就是说，要求各个判断的所有可能的条件取值组合至少执行一次。

根据判断-条件覆盖的定义，只需设计下面两个测试用例来覆盖例子的8个条件取值以及4个判断分支，如表3所列。

表3 判断分支列表

测试用例	通过路径	条件取值	覆盖分支
[（2，0，4），（2，0，3）]	ace（L1）	T1,T2,T3,T4	c,e
[（1，1，1），（1，1，1）]	abd（L2）	F1,F2,F3,F4	b,d

         判断-条件覆盖的不足之处是：从表面上看来，判断-条件覆盖测试了所有条件的取值，但实际上并非如此，而是某些条件掩盖了另一些条件（由于多重条件判定），例如，对条件表达式（A>1）AND（B=0）来说，若（A>1）的测试结果为FALSE，可以立即确定表达式的结果为FALSE，这时往往就不再测试（B=0）的取值了，因此，条件（B=0）就没有被检查。同样，对条件表达式（A=2）OR（X>1）来说，若（A=2）的测试结果为TRUE，就立即确定表达式的结果为TRUE，这时，条件（X>1）就没有被检查。

         因此，采用判断-条件覆盖测试，逻辑表达式中的错误不一定能够检查的出来。

1. 条件组合覆盖

条件组合覆盖就是设计足够的测试用例，运行所测程序，使得每个判断的所有可能的条件取值组合至少执行一次。

针对上面的例子，先对各个判断的条件取值组合加以标记，如表4所列。

表4 判断条件取值组合表

组合编号	条件取值的组合	标记	说明
①	A>1,B=0	T1,T2	属第一个判断的取TRUE分支
②	A>1,B!=0	T1,F2	属第一个判断的取FLASE分支
③	A<=1,B=0	F1,T2	属第一个判断的取FLASE分支
④	A<=1,B!=0	F1,F2	属第一个判断的取FLASE分支
⑤	A=2,X>1	T3,T4	属第二个判断的取TRUE分支
⑥	A=2,X<=1	T3,F4	属第二个判断的取TRUE分支
⑦	A!=2,X>A	F3,T4	属第二个判断的取TRUE分支
⑧	A!=2,X<=1	F3,F4	属第二个判断的取FLASE分支

 

对每个判断，要求所有可能的条件取值的组合都必须取到。每个判断各有两个条件，所以各有4个条件取值的组合。

注意：这里没有要求第一个判断的4个组合再与第二个判断的4个组合进行组合成16个组合。

设计4个测试用例，就可覆盖上面的8种条件组合，如表5所列。

表5 4个测试取值组合列表

测试用例	通过路径	覆盖条件	覆盖组合号
[（2，0，4），（2，0，3）]	ace（L1）	T1,T2,T3,T4	①⑤
[（2，1，1），（2，1，2）]	abe（L3）	T1,F2,T3,F4	②⑥
[（1，0，3），（1，0，4）]	abe（L3）	F1,T2,F3,T4	③⑦
[（1，1，1），（1，1，1）]	abd（L2）	F1,F2,F3,F4	④⑧

 

这些测试用例覆盖了所有条件的可能取值的组合，覆盖了所有判断的可取分支。条件组合覆盖的不足之处：没有覆盖路径L4，这样的测试还不完全。

1. 路径覆盖

路径覆盖就是设计足够的测试用例，覆盖程序中所有可能的路径。可设计下面的4个测试用例，覆盖全部4条路径。表6所列是对应实例程序的路径覆盖测试用例。

表6 设计4个测试用例覆盖全部4条路径

测试用例	通过路径	覆盖条件	覆盖组合号
[（2，0，4），（2，0，3）]	ace（L1）	T1,T2,T3,T4	①⑤
[（1，1，1），（1，1，1）]	abd（L2）	F1,F2,F3,F4	④⑧
[（1，1，2），（1，1，3）]	abe（L3）	F1,F2,F3,T4	④⑦
[（3，0，3），（3，0，1）]	acd（L4）	T1,T2,F3,F4	①⑧

 

路径覆盖的不足之处，没有全部覆盖判断的条件取值的组合，如②③⑥。

1. 测试用例的组合和优化

对该例子，采用逻辑覆盖方法中的任何一种都不能满足所有需求，如果每个方法都采用，又有测试用例的重复。如何用最少的测试用例满足最多的需求呢？在设计中，这是一个值得考虑和解决的问题。

对于本例，我们采用条件组合覆盖和路径覆盖两种方法设计测试用例，并进行优化，可得到如表7所列的测试用例。

表7 采用条件组合覆盖和路径覆盖设计测试用例表

测试用例	通过路径	覆盖条件	覆盖组合号
[（2，0，4），（2，0，3）]	ace（L1）	T1,T2,T3,T4	①⑤
[（1，1，1），（1，1，1）]	abd（L2）	F1,F2,F3,F4	④⑧
[（1，1，2），（1，1，3）]	abe（L3）	F1,F2,F3,T4	④⑦
[（3，0，3），（3，0，1）]	acd（L4）	T1,T2,F3,F4	①⑧
[（2，0，4），（2，0，3）]	ace（L1）	T1,T2,T3,T4	①⑤
[（2，1，1），（2，1，0）]	abe（L3）	T1,F2,T3,F4	②⑥
[（1，0，3），（1，0，4）]	abe（L3）	F1,T2,F3,T4	③⑦
[（1，1，1），（1，1，1）]	abd（L2）	F1,F2,F3,F4	④⑧

 

采用上面的8个测试用例，可满足所有逻辑覆盖测试。