一、概述:
白盒测试也称结构测试或逻辑驱动测试,是针对被测单元内部是如何进行工作的测试。它根据程序的控制结构设计测试用例,主要用于软件或程序验证。
白盒测试法检查程序内部逻辑结构,对所有逻辑路径进行测试,是一种穷举路径的测试方法。但即使每条路径都测试过了,仍然可能存在错误。因为:
穷举路径测试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。
穷举路径测试不可能查出程序因为遗漏路径而出错。
穷举路径测试发现不了一些与数据相关的错误。
二、方法
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:
逻辑覆盖:以程序的内部逻辑结构为基础,分为语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定-条件覆盖、条件组合覆盖等。
基本路径测试:在程序控制流程的基础上,分析控制构造的环路复杂性,导出基本可执行路径集合,从而设计测试用例。
逻辑覆盖 vs. 路径覆盖:
逻辑覆盖:以程序或系统的内部逻辑结构为基础,分为语句覆盖、判定覆盖、判定-条件覆盖、条件组合覆盖等。
基本路径测试:在程序或业务控制流程的基础上,分析控制构造的环路复杂性,导出基本可执行路径集合,从而设计测试用例。
2.1 语句覆盖:
语句覆盖法的基本思想是设计若干测试用例,运行被测程序,使程序中的每个可执行语句至少被执行一次
如果是顺序结构,就是让测试从头执行到尾
如果有分支、条件和循环,需要利用下面的方法,执行足够的测试覆盖全部语句
只需设计一个测试用例: a=2,b=1,c=6; 即达到了语句覆盖。
【优点】 :可以很直观地从源代码得到测试用例,无须细分每条判定表达式。
【缺点】 :由于这种测试方法仅仅针对程序逻辑中显式存在的语句,但对于隐藏的条件是无法测试的。如在多分支的逻辑运算中无法全面的考虑。语句覆盖是最弱的逻辑覆盖。
2.2 判定覆盖
设计若干用例,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,即判断真假值均曾被满足。
一个判定往往代表着程序的一个分支,所以判定覆盖也被称为分支覆盖。
a=2,b=1 ,c=6可覆盖判断M的Y分支和判断N的Y分支;
a=-2,b=-1 ,c=-3可覆盖判断M的N分支和判断N的N分支 。 这两组测试用例可覆盖所有判定的真假分支。
a=1,b=1 ,c=-3 可覆盖判断M的Y分支和判断N的N分支 ;
a=1,b=-2 ,c=3可覆盖判断M的N分支和判断N的Y分支 ; 同样的这两组测试用例也可覆盖所有判定的真假分支。
【优点】:判定覆盖具有比语句覆盖更强的测试能力。同样判定覆盖也具有和语句覆盖一样的简单性,无须细分每个判定就可以得到测试用例。
【缺点】:往往大部分的判定语句是由多个逻辑条件组合而成,若仅仅判断其整个最终结果,而忽略每个条件的取值情况,必然会遗漏部分测试路径。判定覆盖仍是弱的逻辑覆盖。
2.3 条件覆盖
设计若干测试用例,执行被测程序以后,要使每个判断中每个条件的可能取值至少满足一次。
判断M表达式: 设条件 a>0 取真 记为 T1 取假 记为 F1
条件 b>0 取真 记为 T2 取假 记为 F2
判断N表达式: 设条件 a>1 取真 记为 T3 取假 记为 F3
条件 c>1 取真 记为 T4 取假 记为 F4
它覆盖了判定M的N分支和判断N的Y分支。
测试用例
覆盖条件
具体取值条件
a=2,b=-1,c=-2
T1, F2, T3, F4
a>0,b<=0,
a>1,c<=1
a=-1,b=2,c=3
F1, T2, F3, T4
a<=0,b>0,
a<=1,c>1
我们用条件覆盖设计的思想就是让测试用例能覆盖 T1、T2、T3、T4、F1、F2、F3、F4
【优点】:增加了对条件判定情况的测试,增加了测试路径。
【缺点】:
条件覆盖不一定包含判定覆盖。例如,我们刚才设计的用例就没有覆盖判断M的Y分支和判断N的N分支。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。
2.4 判定条件覆盖
判定-条件覆盖是判定和条件覆盖设计方法的交集,即设计足够的测试用例,使得判断条件中的所有条件可能取值至少执行一次,同时,所有判断的可能结果至少执行一次。
测试用例
取值条件
具体取值条件
判定条件
通过路径
输入:a=2,b=1,c=6
输出:a=2,b=1,c=5
T1,T2,T3,T4
a>0,b>0, a>1,c>1
M=.T.
N=.T.
P1(1-2-4)
输入:a=-1,b=-2,c=-3
输出:a=-1,b=-2,c=-5
F1,F2,F3,F4
a<=0, b<=0, a<=1, c<=1
M=.F.
N=.F.
P4(1-3-5)
按照判定-条件覆盖的要求,我们设计的测试用例要满足如下条件:
1.所有条件可能至少执行一次取值;
2.所有判断的可能结果至少执行一次。
测试用例
覆盖条件
覆盖判断
a=2,b=1,c=6
T1, T2,
T3, T4
M的Y分支和N的Y分支
a=-1,b=-2,c=-3
F1, F2,
F3, F4
M的N分支和N的N分支
要满足T1、T2、 T3 、T4 F1、 F2 、F3、F4
【优点】 :能同时满足判定、条件两种覆盖标准。
【缺点】 :判定/条件覆盖准则的缺点是未考虑条件的组合情况。
2.5 条件组合覆盖
设计足够的测试用例,使得程序中每个判断的所有可能的条件取值组合都至少出现一次。
它与条件覆盖的差别是它不是简单地要求每个条件都出现“真”与“假”两种结果,而是要求让这些结果的所有可能组合都至少出现一次。
按照条件组合覆盖的基本思想,对于前面的例子,我们把每个判断中的所有条件进行组合,设计组合条件如表所示,而我们设计的测试用例就要包括所有的组合条件。
组合编号
覆盖条件取值
判定条件取值
判定-条件组合
1
T1,T2
M=.T.
a>0,b>0,M取真
2
T1,F2
M=.F.
a>0,b<=0,M取假
3
F1,T2
M=.F.
a<=0,b>0,M取假
4
F1,F2
M=.F.
a<=0,b<=0,M取假
5
T3,T4
N=.T.
a>1,c>1,N取真
6
T3,F4
N=.T.
a>1,c<=1,N取真
7
F3,T4
N=.T.
a<=1,c>1,N取真
8
F3,F4
N=.F.
a<=1,c<=1,N取假
测试用例
覆盖条件
覆盖判断
覆盖组合
a=2,b=1,c=6
T1, T2,
T3, T4
M取Y分支,Q取Y分支
1,5
a=2,b= -1,c= -2
T1, F2,
T3, F4
M取N分支,Q取Y分支
2,6
a=-1,b=2,c=3
F1, T2,
F3, T4
M取N分支,Q取Y分支
3,7
a= -1,b= -2,c= -3
F1, F2,
F3, F4
M取N分支,Q取N分支
4,8
要满足1、2、3、4、5、6、7、8条件组合
测试用例
覆盖条件
覆盖路径
覆盖组合
输入:a=2,b=1,c=6
输出:a=2,b=1,c=5
T1,T2,T3,T4
P1(1-2-4)
1,5
输入:a=2,b=-1,c=-2
输出:a=2,b=-1,c=-2
T1,F2,T3,F4
P3(1-3-4)
2,6
输入:a=-1,b=2,c=3
输出:a=-1,b=2,c=6
F1,T2,F3,T4
P3(1-3-4)
3,7
输入:a=-1,b=-2,c=-3
输出:a=-1,b=-2,c=-5
F1,F2,F3,F4
P4(1-3-5)
4,8
覆盖了所有组合,但覆盖路径有限,1-2-5 没被覆盖
【优点】:条件组合覆盖准则满足判定覆盖、条件覆盖和判定/条件覆盖准则。
【缺点】:线性地增加了测试用例的数量。
2.6 路径覆盖
设计所有的测试用例,来覆盖程序中的所有可能的执行路径。
测试用例
覆盖路径
覆盖条件
覆盖组合
输入:a=2,b=1,c=6
输出:a=2,b=1,c=5
P1(1-2-4)
T1,T2,T3,T4
1,5
输入:a=1,b=1,c=-3
输出:a=1,b=1,c=-2
P2(1-2-5)
T1,T2,F3,F4
1,8
输入:a=2,b=-1,c=-2
输出:a=2,b=-1,c=-2
P3(1-3-4)
T1,F2,T3,F4
2,6
输入:a=-1,b=2,c=3
输出:a=-1,b=2,c=6
P3(1-3-4)
F1,T2,F3,T4
3,7
输入:a=-1,b=-2,c=-3
输出:a=-1,b=-2,c=-5
P4(1-3-5)
F1,F2,F3,F4
4,8
测试用例
覆盖组合
覆盖路径
a=2,b=1,c=6
1,5
1-2-4
a=1,b=1,c=-3
1,8
1-2-5
a=-1,b=2,c=3
4,7
1-3-4
a=-1,b=-2,c=-3
4,8
1-3-5
【优点】 :这种测试方法可以对程序进行彻底的测试,比前面五种的覆盖面都广。
【缺点】 :需要设计大量、复杂的测试用例,使得工作量呈指数级增长,不见得把所有的条件组合都覆盖。
2.7、逻辑覆盖总结
根据覆盖目标的不同,逻辑覆盖又可分为语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、组合覆盖和路径覆盖。
语句覆盖:选择足够多的测试用例,使得程序中的每个可执行语句至少执行一次。
判定覆盖: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”。
条件覆盖:设计足够多的测试用例,使得程序中每个判定包含的每个条件的可能取值(真/假)都至少满足一次。
判定/条件覆盖:设计足够多的测试用例,使得程序中每个判定包含的每个条件的所有情况(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。
——满足判定/条件覆盖的测试用例一定同时满足判定覆盖和条件覆盖。
组合覆盖:通过执行足够的测试用例,使得程序中每个判定的所有可能的条件取值组合都至少出现一次。
——满足组合覆盖的测试用例一定满足判定覆盖、条件覆盖和判定/条件覆盖。
路径覆盖:设计足够多的测试用例,要求覆盖程序中所有可能的路径。
3.基本路径测试
3.1流程
1.依据代码绘制流程图
2.确定流程图的圈复杂度(cyclomatic complexity )
3.确定线性独立路径的基本集合( basis set )
4.设计测试用例覆盖每条基本路径
3.2 示例:
Path1: 1-2-3-6-7-9-10-1-11
Path2: 1-2-3-6-8-9-10-1-11
Path3: 1-2-3-4-5-10-1-11
Path4: 1-11P
基本路径测试并不是测试所有路径的组合,仅仅保证每条基本路径被执行一次