软件测试与维护（六）：White Box Test

白盒测试（White-Box Testing）

基本原理：基于过程设计的控制结构导出测试用例。
白盒测试分类
- Control Flow-Testing
  - 逻辑分支覆盖法
    - 语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、条件组合覆盖
  - 路径法
    - 路径覆盖、基本（独立）路径测试法
- DataFlow-Testing

控制流测试

逻辑分支覆盖法

1. 语句覆盖（statement）

概念
- 语句覆盖就是设计若干个测试用例，运行被测程序，使得每一可执行语句至少执行一次。
- 这种覆盖又称为点覆盖，它使得程序中每个可执行语句都得到执行，但它是最弱的逻辑覆盖，效果有限，必须与其它方法交互使用。
示例

2. 判定覆盖（Decision Coverage, Branch Coverage）

概念
- 判定覆盖就是设计若干个测试用例，运行被测程序，使得程序中每个判断的取真分支和取假分支至少经历一次。判定覆盖又称为分支覆盖。

3. 条件覆盖（Condition Coverage）

概念
- 条件覆盖就是设计若干个测试用例，运行被测程序，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。
关系
- 条件覆盖深入到判定中的每个条件，但可能不满足判定覆盖

4. 判定/条件覆盖

概念
- 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可能（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。
复合判定：改为单个条件判定

5. 条件组合覆盖

概念
- 条件组合覆盖就是设计足够的测试用例，运行被测程序，使得每个判断的所有可能的条件取值组合至少执行一次。
关系
- 满足“条件组合覆盖”的测试用例是一定满足“判定覆盖”、“条件覆盖”和“判定-条件覆盖”的。
示例

路径法

1. 路径覆盖（Path Coverage）

概念
- 路径测试就是设计足够的测试用例，覆盖程序中所有可能的路径。这是最强的覆盖准则。但在路径数目很大时，真正做到完全覆盖是很困难的，必须把覆盖路径数目压缩到一定限度。
- 保证程序中每条可能的路径都至少执行一次，因此更具代表性，暴露错误的能力也比较强。
- 但为了做到路径覆盖，只需考虑每个判定式的取值组合，并没有检验表达式中条件的各种可能组合。如果将路径覆盖和条件组合覆盖结合起来，可以设计出检错能力更强的测试数据。
- 路径表达式：$a(b+c)(d+e)f=abdf+abef+acdf+acef$

####2. 基本（独立）路径测试法

概念
- 独立路径：从入口到出口的路径，至少经历一个从未走过的边。这样形成的路径叫独立路径。
步骤
- 根据程序的逻辑结构画出程序框图
- 根据程序框图导出流图
- 计算流图G的环路复杂度$V(G)$
  - 流图的区域数量应该对应于环复杂度
  - 给定流图G的环复杂度定义为：$V(G)=E-N+2$
    - E为流图中的边数量，N为流图中的节点数量
  - 给定流图G的环复杂度也可以定义为：$V(G)=P+1$
    - P为流图中的判断节点数量
- 确定只包含独立路径的基本路径集
- 设计测试用例

数据流测试

含义：数据流测试使用控制流图来进行测试。
- 能填补路径和分支测试的缝隙（span the gap between all paths and branch testing）
数据对象类别：
- （d）：Defined, Created, Initialized
- （k）：Killed, Undefined, Released
- （u）：Used
  - （c）：Used in a calculation
  - （p）：Used in a predicate
路径段（du Path Segments）
- Def-use Association: $(x , d, u)$
  - x: 变量
  - d: 含有x定义的节点
  - u: 含有x使用的判断或语句
  - 路径段中不存在其它x的定义
- 例子
数据流测试策略：ADUP（All du Paths）
- 找出测试所有的du paths路径

终极示例

其实就是课程作业啦…

【题目】

scanf("%d %d",&x, &y);
if (y < 0 and x>0)
    pow = -y;
else
    pow = y;
z = 1.0;
while (pow != 0) {
    z = z * x;
    pow = pow - 1;
}
if (y < 0 and z>0)
    z = 1.0 / z;
printf ("%f",z);

用判定条件覆盖法、基本路径法完成测试用例设计（要求画程序流程图和控制流图）

【答案】

程序流程图

st=>start: start
e=>end: end
statement1=>operation: scanf("%d %d",&x, &y);
cond1=>condition: if(y < 0 and x>0)
statement2=>operation: pow = -y; 
statement3=>operation: pow = y;
statement4=>operation: z = 1.0;
cond2=>condition: pow != 0
statement5=>operation: z = z*x; pow = pow-1;
cond3=>condition:  if (y < 0 and z>0)
statement6=>operation: z = 1.0/z;
statement7=>operation: printf("%f",z);

st->statement1->cond1
cond1(yes)->statement2->statement4
cond1(no)->statement3->statement4
statement4->cond2
cond2(yes)->statement5->cond2
cond2(no)->cond3
cond3(yes)->statement6->statement7
cond3(no)->statement7->e

控制流图

graph LR
    id1((start,a))-->id2((b))
    id2--yes-->id3((c))
    id2--no-->id4((d))
    id3-->id5((e))
    id4-->id5
    id5-->id6((f))
    id6--yes-->id7((g))
    id7-->id6
    id6--no-->id8((h))
    id8--yes-->id9((i))
    id9-->id10((j))
    id8--no-->id10
    id10-->id11(k,end)

判定条件覆盖法

$T_1: y<0;\ \ T_2: x>0;\ \ T_3: pow\ !=0;\ \ T_4:y<0;\ \ T_5:z>0$

测试序号	测试情况	输入(x, y)	理想输出(z)
1	$T_1T_2T_3\overline{T_3}T_4T_5$	(1, -1)	1.0
2	$\overline{T_1}\overline{T_2}T_3\overline{T_3}\overline{T_4}\overline{T_5}$	(-1, 1)	-1.0

基本路径法

本因有四条基本路径，但由于判定1与判定3存在矛盾，所以无法找出四条基本路径的实际用例。

测试序号测试路径输入(x, y) 理想输出(z)

1 abdefhjk (1, 0) 1.0

2 abdefgfhjk (-1, -1) -1.0

3 abcefgfhijk (1, -1) 1.0

4