白盒測(cè)試中的六種覆蓋方法
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??? 白盒測(cè)試作為測(cè)試人員常用的一種測(cè)試方法，越來(lái)越受到測(cè)試工程師的重視。白盒測(cè)試并不是簡(jiǎn)單的按照代碼設(shè)計(jì)用例，而是需要根據(jù)不同的測(cè)試需求，結(jié)合不同的測(cè)試對(duì)象，使用適合的方法進(jìn)行測(cè)試。因?yàn)閷?duì)于不同復(fù)雜度的代碼邏輯，可以衍生出許多種執(zhí)行路徑，只有適當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法，才能幫助我們從代碼的迷霧森林中找到正確的方向。本文介紹六種白盒子測(cè)試方法：語(yǔ)句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定條件覆蓋、條件組合覆蓋、路徑覆蓋。
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白盒測(cè)試的概述
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??? 由于邏輯錯(cuò)誤和不正確假設(shè)與一條程序路徑被運(yùn)行的可能性成反比。由于我們經(jīng)常相信某邏輯路徑不可能被執(zhí)行, 而事實(shí)上,它可能在正常的情況下被執(zhí)行。由于代碼中的筆誤是隨機(jī)且無(wú)法杜絕的，因此我們要進(jìn)行白盒測(cè)試。
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??? 白盒測(cè)試又稱(chēng)結(jié)構(gòu)測(cè)試,透明盒測(cè)試、邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試或基于代碼的測(cè)試。白盒測(cè)試是一種測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法，盒子指的是被測(cè)試的軟件，白盒指的是盒子是可視的，你清楚盒子內(nèi)部的東西以及里面是如何運(yùn)作的。
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白盒的測(cè)試用例需要做到：
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1、保證一個(gè)模塊中的所有獨(dú)立路徑至少被使用一次
2、對(duì)所有邏輯值均需測(cè)試 true 和 false
3、在上下邊界及可操作范圍內(nèi)運(yùn)行所有循環(huán)
4、檢查內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以確保其有效性
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白盒測(cè)試的目的：通過(guò)檢查軟件內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)，對(duì)軟件中的邏輯路徑進(jìn)行覆蓋測(cè)試；在程序不同地方設(shè)立檢查點(diǎn)，檢查程序的狀態(tài)，以確定實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)是否一致。
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白盒測(cè)試的特點(diǎn)：依據(jù)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行測(cè)試、對(duì)程序內(nèi)部細(xì)節(jié)的嚴(yán)密檢驗(yàn)、針對(duì)特定條件設(shè)計(jì)測(cè)試用例、對(duì)軟件的邏輯路徑進(jìn)行覆蓋測(cè)試。
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白盒測(cè)試的實(shí)施步驟：
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1、測(cè)試計(jì)劃階段：根據(jù)需求說(shuō)明書(shū)，制定測(cè)試進(jìn)度。
2、測(cè)試設(shè)計(jì)階段：依據(jù)程序設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，按照一定規(guī)范化的方法進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)劃分和設(shè)計(jì)測(cè)試用例。
3、測(cè)試執(zhí)行階段：輸入測(cè)試用例，得到測(cè)試結(jié)果。
4、測(cè)試總結(jié)階段：對(duì)比測(cè)試的結(jié)果和代碼的預(yù)期結(jié)果，分析錯(cuò)誤原因，找到并解決錯(cuò)誤。
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白盒測(cè)試的方法：總體上分為靜態(tài)方法和動(dòng)態(tài)方法兩大類(lèi)。
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靜態(tài)分析：是一種不通過(guò)執(zhí)行程序而進(jìn)行測(cè)試的技術(shù)。靜態(tài)分析的關(guān)鍵功能是檢查軟件的表示和描述是否一致,沒(méi)有沖突或者沒(méi)有歧義。
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動(dòng)態(tài)分析：主要特點(diǎn)是當(dāng)軟件系統(tǒng)在模擬的或真實(shí)的環(huán)境中執(zhí)行之前、之中和之后，對(duì)軟件系統(tǒng)行為的分析。動(dòng)態(tài)分析包含了程序在受控的環(huán)境下使用特定的期望結(jié)果進(jìn)行正式的運(yùn)行。它顯示了一個(gè)系統(tǒng)在檢查狀態(tài)下是正確還是不正確。在動(dòng)態(tài)分析技術(shù)中，最重要的技術(shù)是路徑和分支測(cè)試。下面要介紹的六種覆蓋測(cè)試方法屬于動(dòng)態(tài)分析方法。
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白盒測(cè)試的優(yōu)缺點(diǎn)
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??? 1、優(yōu)點(diǎn)
??? ◆迫使測(cè)試人員去仔細(xì)思考軟件的實(shí)現(xiàn)
??? ◆可以檢測(cè)代碼中的每條分支和路徑
??? ◆
揭示隱藏在代碼中的錯(cuò)誤
??? ◆對(duì)代碼的測(cè)試比較徹底
??? ◆最優(yōu)化
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??? 2、缺點(diǎn)
??? ◆昂貴
??? ◆無(wú)法檢測(cè)代碼中遺漏的路徑和數(shù)據(jù)敏感性錯(cuò)誤
??? ◆不驗(yàn)證規(guī)格的正確性
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六種覆蓋方法
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首先為了下文的舉例描述方便，這里先給出一張程序流程圖。(本文以1995年軟件設(shè)計(jì)師考試的一道考試題目為例，圖中紅色字母代表程序執(zhí)行路徑)
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1、語(yǔ)句覆蓋
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1) 主要特點(diǎn)：語(yǔ)句覆蓋是最起碼的結(jié)構(gòu)覆蓋要求，語(yǔ)句覆蓋要求設(shè)計(jì)足夠多的測(cè)試用例，使得程序中每條語(yǔ)句至少被執(zhí)行一次。
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2) 用例設(shè)計(jì)：(如果此時(shí)將A路徑上的語(yǔ)句1—〉T去掉，那么用例如下)
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1.50 50 OBDE?
??? 2.90 70 OBCE
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3) 優(yōu)點(diǎn)：可以很直觀地從源代碼得到測(cè)試用例，無(wú)須細(xì)分每條判定表達(dá)式。
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4) 缺點(diǎn)：由于這種測(cè)試方法僅僅針對(duì)程序邏輯中顯式存在的語(yǔ)句，但對(duì)于隱藏的條件和可能到達(dá)的隱式邏輯分支，是無(wú)法測(cè)試的。在本例中去掉了語(yǔ)句1—〉T去掉，那么就少了一條測(cè)試路徑。在if結(jié)構(gòu)中若源代碼沒(méi)有給出else后面的執(zhí)行分支，那么語(yǔ)句覆蓋測(cè)試就不會(huì)考慮這種情況。但是我們不能排除這種以外的分支不會(huì)被執(zhí)行，而往往這種錯(cuò)誤會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。再如，在Do-While結(jié)構(gòu)中，語(yǔ)句覆蓋執(zhí)行其中某一個(gè)條件分支。那么顯然，語(yǔ)句覆蓋對(duì)于多分支的邏輯運(yùn)算是無(wú)法全面反映的，它只在乎運(yùn)行一次，而不考慮其他情況。
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??? 注：要把語(yǔ)句和判定條件區(qū)分清楚，語(yǔ)句是指每一次判定之后的處理，而<>中的是判定條件。
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2、判定覆蓋
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1) 主要特點(diǎn)：判定覆蓋又稱(chēng)為分支覆蓋，它要求設(shè)計(jì)足夠多的測(cè)試用例，使得程序中每個(gè)判定至少有一次為真值，有一次為假值，即：程序中的每個(gè)分支至少執(zhí)行一次。每個(gè)判斷的取真、取假至少執(zhí)行一次。
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2) 用例設(shè)計(jì)：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1.?90?90 OAE?
??? 2.?50?50 OBDE?
??? 3. 90 70 OBCE
3) 優(yōu)點(diǎn)：判定覆蓋比語(yǔ)句覆蓋要多幾乎一倍的測(cè)試路徑，當(dāng)然也就具有比語(yǔ)句覆蓋更強(qiáng)的測(cè)試能力。同樣判定覆蓋也具有和語(yǔ)句覆蓋一樣的簡(jiǎn)單性，無(wú)須細(xì)分每個(gè)判定就可以得到測(cè)試用例。
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4) 缺點(diǎn)：往往大部分的判定語(yǔ)句是由多個(gè)邏輯條件組合而成(如，判定語(yǔ)句中包含AND、OR、CASE)，若僅僅判斷其整個(gè)最終結(jié)果，而忽略每個(gè)條件的取值情況，必然會(huì)遺漏部分測(cè)試路徑。
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3、條件覆蓋
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1) 主要特點(diǎn)：條件覆蓋要求設(shè)計(jì)足夠多的測(cè)試用例，使得判定中的每個(gè)條件獲得各種可能的結(jié)果，即每個(gè)條件至少有一次為真值，有一次為假值。
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2) 用例設(shè)計(jì)：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1.?90?70 OBC?
??? 2.?40?90?OBD
3) 優(yōu)點(diǎn)：顯然條件覆蓋比判定覆蓋，增加了對(duì)符合判定情況的測(cè)試，增加了測(cè)試路徑。
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4) 缺點(diǎn)：要達(dá)到條件覆蓋，需要足夠多的測(cè)試用例，但條件覆蓋并不能保證判定覆蓋。條件覆蓋只能保證每個(gè)條件至少有一次為真，而不考慮所有的判定結(jié)果。
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??? 注：條件覆蓋就是針對(duì)單獨(dú)的判定語(yǔ)句來(lái)設(shè)計(jì)的，例如本例中的判定語(yǔ)句包括以下5句：x>=80|y>=80|x>=90|y>=90|x+y>=140
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4、判定/條件覆蓋
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1) 主要特點(diǎn)：設(shè)計(jì)足夠多的測(cè)試用例，使得判定中每個(gè)條件的所有可能結(jié)果至少出現(xiàn)一次，每個(gè)判定本身所有可能結(jié)果也至少出現(xiàn)一次。
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2) 用例設(shè)計(jì)：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1. 90 90 OAE?
??? 2. 50 50 OBDE?
??? 3. 90 70 OBCE?
??? 4. 70 90 OBCE
3) 優(yōu)點(diǎn)：判定/條件覆蓋滿(mǎn)足判定覆蓋準(zhǔn)則和條件覆蓋準(zhǔn)則，彌補(bǔ)了二者的不足。
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4) 缺點(diǎn)：判定/條件覆蓋準(zhǔn)則的缺點(diǎn)是未考慮條件的組合情況。
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5、組合覆蓋
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1) 主要特點(diǎn)：要求設(shè)計(jì)足夠多的測(cè)試用例，使得每個(gè)判定中條件結(jié)果的所有可能組合至少出現(xiàn)一次。
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2) 用例設(shè)計(jì)：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1. 90 90 OAE?
??? 2. 90 70 OBCE?
??? 3. 90 30 OBDE?
??? 4. 70 90 OBCE?
??? 5. 30 90 OBDE?
??? 6. 70 70 OBDE?
??? 7. 50 50 OBDE
3) 優(yōu)點(diǎn)：多重條件覆蓋準(zhǔn)則滿(mǎn)足判定覆蓋、條件覆蓋和判定/條件覆蓋準(zhǔn)則。更改的判定/條件覆蓋要求設(shè)計(jì)足夠多的測(cè)試用例，使得判定中每個(gè)條件的所有可能結(jié)果至少出現(xiàn)一次，每個(gè)判定本身的所有可能結(jié)果也至少出現(xiàn)一次。并且每個(gè)條件都顯示能單獨(dú)影響判定結(jié)果。
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4) 缺點(diǎn)：線(xiàn)性地增加了測(cè)試用例的數(shù)量。
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6、路徑覆蓋
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1) 主要特點(diǎn)：設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，覆蓋程序中所有可能的路徑。
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2) 用例設(shè)計(jì)：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1. 90 90 OAE?
??? 2. 50 50 OBDE?
??? 3. 90 70 OBCE?
??? 4. 70 90 OBCE
3) 優(yōu)點(diǎn)：這種測(cè)試方法可以對(duì)程序進(jìn)行徹底的測(cè)試，比前面五種的覆蓋面都廣。
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4) 缺點(diǎn)：由于路徑覆蓋需要對(duì)所有可能的路徑進(jìn)行測(cè)試(包括循環(huán)、條件組合、分支選擇等)，那么需要設(shè)計(jì)大量、復(fù)雜的測(cè)試用例，使得工作量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。而在有些情況下，一些執(zhí)行路徑是不可能被執(zhí)行的，如：
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If (!A)B++;
If (!A)D--;
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這兩個(gè)語(yǔ)句實(shí)際只包括了2條執(zhí)行路徑，即A為真或假時(shí)候?qū)和D的處理，真或假不可能都存在，而路徑覆蓋測(cè)試則認(rèn)為是包含了真與假的4條執(zhí)行路徑。這樣不僅降低了測(cè)試效率，而且大量的測(cè)試結(jié)果的累積，也為排錯(cuò)帶來(lái)麻煩。
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總結(jié)
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??? 白盒測(cè)試是一種被廣泛使用的邏輯測(cè)試方法，是由程序內(nèi)部邏輯驅(qū)動(dòng)的一種單元測(cè)試方法。只有對(duì)程序內(nèi)部十分了解才能進(jìn)行適度有效的白盒測(cè)試。但是貫穿在程序內(nèi)部的邏輯存在著不確定性和無(wú)窮性，尤其對(duì)于大規(guī)模復(fù)雜軟件。因此我們不能窮舉所有的邏輯路徑，即使窮舉也未必會(huì)帶來(lái)好運(yùn)（窮舉不能查出程序邏輯規(guī)則錯(cuò)誤，不能查出數(shù)據(jù)相關(guān)錯(cuò)誤，不能查出程序遺漏的路徑）。
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??? 那么正確使用白盒測(cè)試，就要先從代碼分析入手，根據(jù)不同的代碼邏輯規(guī)則、語(yǔ)句執(zhí)行情況，選用適合的覆蓋方法。任何一個(gè)高效的測(cè)試用例，都是針對(duì)具體測(cè)試場(chǎng)景的。邏輯測(cè)試不是片面的測(cè)試正確的結(jié)果或是測(cè)試錯(cuò)誤的結(jié)果，而是盡可能全面地覆蓋每一個(gè)邏輯路徑。
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-The End-