白盒測試中的六種覆蓋方法
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??? 白盒測試作為測試人員常用的一種測試方法，越來越受到測試工程師的重視。白盒測試并不是簡單的按照代碼設(shè)計用例，而是需要根據(jù)不同的測試需求，結(jié)合不同的測試對象，使用適合的方法進行測試。因為對于不同復(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試方法：語句覆蓋、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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白盒測試的概述
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??? 由于邏輯錯誤和不正確假設(shè)與一條程序路徑被運行的可能性成反比。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且無法杜絕的，因此我們要進行白盒測試。
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??? 白盒測試又稱結(jié)構(gòu)測試,透明盒測試、邏輯驅(qū)動測試或基于代碼的測試。白盒測試是一種測試用例設(shè)計方法，盒子指的是被測試的軟件，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作的。
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白盒的測試用例需要做到：
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1、保證一個模塊中的所有獨立路徑至少被使用一次
2、對所有邏輯值均需測試 true 和 false
3、在上下邊界及可操作范圍內(nèi)運行所有循環(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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白盒測試的目的：通過檢查軟件內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)，對軟件中的邏輯路徑進行覆蓋測試；在程序不同地方設(shè)立檢查點，檢查程序的狀態(tài)，以確定實際運行狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)是否一致。
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白盒測試的特點：依據(jù)軟件設(shè)計說明書進行測試、對程序內(nèi)部細節(jié)的嚴密檢驗、針對特定條件設(shè)計測試用例、對軟件的邏輯路徑進行覆蓋測試。
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白盒測試的實施步驟：
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1、測試計劃階段：根據(jù)需求說明書，制定測試進度。
2、測試設(shè)計階段：依據(jù)程序設(shè)計說明書，按照一定規(guī)范化的方法進行軟件結(jié)構(gòu)劃分和設(shè)計測試用例。
3、測試執(zhí)行階段：輸入測試用例，得到測試結(jié)果。
4、測試總結(jié)階段：對比測試的結(jié)果和代碼的預(yù)期結(jié)果，分析錯誤原因，找到并解決錯誤。
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白盒測試的方法：總體上分為靜態(tài)方法和動態(tài)方法兩大類。
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靜態(tài)分析：是一種不通過執(zhí)行程序而進行測試的技術(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,沒有沖突或者沒有歧義。
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動態(tài)分析：主要特點是當(dāng)軟件系統(tǒng)在模擬的或真實的環(huán)境中執(zhí)行之前、之中和之后，對軟件系統(tǒng)行為的分析。動態(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)果進行正式的運行。它顯示了一個系統(tǒng)在檢查狀態(tài)下是正確還是不正確。在動態(tài)分析技術(shù)中，最重要的技術(shù)是路徑和分支測試。下面要介紹的六種覆蓋測試方法屬于動態(tài)分析方法。
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白盒測試的優(yōu)缺點
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??? 1、優(yōu)點
??? ◆迫使測試人員去仔細思考軟件的實現(xiàn)
??? ◆可以檢測代碼中的每條分支和路徑
??? ◆
揭示隱藏在代碼中的錯誤
??? ◆對代碼的測試比較徹底
??? ◆最優(yōu)化
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??? 2、缺點
??? ◆昂貴
??? ◆無法檢測代碼中遺漏的路徑和數(shù)據(jù)敏感性錯誤
??? ◆不驗證規(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、語句覆蓋
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1) 主要特點：語句覆蓋是最起碼的結(jié)構(gòu)覆蓋要求，語句覆蓋要求設(shè)計足夠多的測試用例，使得程序中每條語句至少被執(zhí)行一次。
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2) 用例設(shè)計：(如果此時將A路徑上的語句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：可以很直觀地從源代碼得到測試用例，無須細分每條判定表達式。
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4) 缺點：由于這種測試方法僅僅針對程序邏輯中顯式存在的語句，但對于隱藏的條件和可能到達的隱式邏輯分支，是無法測試的。在本例中去掉了語句1—〉T去掉，那么就少了一條測試路徑。在if結(jié)構(gòu)中若源代碼沒有給出else后面的執(zhí)行分支，那么語句覆蓋測試就不會考慮這種情況。但是我們不能排除這種以外的分支不會被執(zhí)行，而往往這種錯誤會經(jīng)常出現(xiàn)。再如，在Do-While結(jié)構(gòu)中，語句覆蓋執(zhí)行其中某一個條件分支。那么顯然，語句覆蓋對于多分支的邏輯運算是無法全面反映的，它只在乎運行一次，而不考慮其他情況。
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??? 注：要把語句和判定條件區(qū)分清楚，語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：判定覆蓋又稱為分支覆蓋，它要求設(shè)計足夠多的測試用例，使得程序中每個判定至少有一次為真值，有一次為假值，即：程序中的每個分支至少執(zhí)行一次。每個判斷的取真、取假至少執(zhí)行一次。
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2) 用例設(shè)計：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1.?90?90 OAE?
??? 2.?50?50 OBDE?
??? 3. 90 70 OBCE
3) 優(yōu)點：判定覆蓋比語句覆蓋要多幾乎一倍的測試路徑，當(dāng)然也就具有比語句覆蓋更強的測試能力。同樣判定覆蓋也具有和語句覆蓋一樣的簡單性，無須細分每個判定就可以得到測試用例。
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4) 缺點：往往大部分的判定語句是由多個邏輯條件組合而成(如，判定語句中包含AND、OR、CASE)，若僅僅判斷其整個最終結(jié)果，而忽略每個條件的取值情況，必然會遺漏部分測試路徑。
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3、條件覆蓋
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1) 主要特點：條件覆蓋要求設(shè)計足夠多的測試用例，使得判定中的每個條件獲得各種可能的結(jié)果，即每個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：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1.?90?70 OBC?
??? 2.?40?90?OBD
3) 優(yōu)點：顯然條件覆蓋比判定覆蓋，增加了對符合判定情況的測試，增加了測試路徑。
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4) 缺點：要達到條件覆蓋，需要足夠多的測試用例，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：條件覆蓋就是針對單獨的判定語句來設(shè)計的，例如本例中的判定語句包括以下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：設(shè)計足夠多的測試用例，使得判定中每個條件的所有可能結(jié)果至少出現(xiàn)一次，每個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：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1. 90 90 OAE?
??? 2. 50 50 OBDE?
??? 3. 90 70 OBCE?
??? 4. 70 90 OBCE
3) 優(yōu)點：判定/條件覆蓋滿足判定覆蓋準則和條件覆蓋準則，彌補了二者的不足。
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4) 缺點：判定/條件覆蓋準則的缺點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：要求設(shè)計足夠多的測試用例，使得每個判定中條件結(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：
?????? 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：多重條件覆蓋準則滿足判定覆蓋、條件覆蓋和判定/條件覆蓋準則。更改的判定/條件覆蓋要求設(shè)計足夠多的測試用例，使得判定中每個條件的所有可能結(jié)果至少出現(xiàn)一次，每個判定本身的所有可能結(jié)果也至少出現(xiàn)一次。并且每個條件都顯示能單獨影響判定結(jié)果。
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4) 缺點：線性地增加了測試用例的數(shù)量。
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6、路徑覆蓋
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1) 主要特點：設(shè)計足夠的測試用例，覆蓋程序中所有可能的路徑。
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2) 用例設(shè)計：
?????? X?Y??路徑
??? --?-- -- -----
??? 1. 90 90 OAE?
??? 2. 50 50 OBDE?
??? 3. 90 70 OBCE?
??? 4. 70 90 OBCE
3) 優(yōu)點：這種測試方法可以對程序進行徹底的測試，比前面五種的覆蓋面都廣。
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4) 缺點：由于路徑覆蓋需要對所有可能的路徑進行測試(包括循環(huán)、條件組合、分支選擇等)，那么需要設(shè)計大量、復(fù)雜的測試用例，使得工作量呈指數(shù)級增長。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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這兩個語句實際只包括了2條執(zhí)行路徑，即A為真或假時候?qū)和D的處理，真或假不可能都存在，而路徑覆蓋測試則認為是包含了真與假的4條執(zhí)行路徑。這樣不僅降低了測試效率，而且大量的測試結(jié)果的累積，也為排錯帶來麻煩。
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總結(jié)
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??? 白盒測試是一種被廣泛使用的邏輯測試方法，是由程序內(nèi)部邏輯驅(qū)動的一種單元測試方法。只有對程序內(nèi)部十分了解才能進行適度有效的白盒測試。但是貫穿在程序內(nèi)部的邏輯存在著不確定性和無窮性，尤其對于大規(guī)模復(fù)雜軟件。因此我們不能窮舉所有的邏輯路徑，即使窮舉也未必會帶來好運（窮舉不能查出程序邏輯規(guī)則錯誤，不能查出數(shù)據(jù)相關(guān)錯誤，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、語句執(zhí)行情況，選用適合的覆蓋方法。任何一個高效的測試用例，都是針對具體測試場景的。邏輯測試不是片面的測試正確的結(jié)果或是測試錯誤的結(jié)果，而是盡可能全面地覆蓋每一個邏輯路徑。
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-The End-