第二章 软件测试基础

第二章软件测试基础本章讨论软件测试的基本方法，重点讨论软件测试黑箱法和白箱法。

通过本章的学习，掌握软件测试的基本方法，并对软件测试作为一个工程组织所必要工程化方法有全面的了解。

按测试的范围和级别，软件测试可分为单元测试、综合测试、高级测试。

无论是那一级测试，所采用的方法基本有两种：白箱法(结构测试)和黑箱法(功能测试)。

前者是针对系统内部实现的测试，而后者侧重于系统的外部功能和特性。

2.1软件测试白箱法白箱法是以程序的内部逻辑为依据。

合理的白箱测试，就是要选取足够的测试用例，对源代码进行比较充分的覆盖，以便尽可能多地发现程序中的错误。

2.1.1逻辑覆盖法逻辑覆盖是一组覆盖方法的总称。

按照由低到高对程序逻辑的覆盖程度，又可区分为以下几种覆盖：●语句覆盖：使被测试程序的每条语句至少执行一次；●判断覆盖：使被测试程的每一分支至少执行一次，故又称分支覆盖；●条件覆盖：要求判断中的每一个条件按“真”、“假”两种结果至少执行一次；●条件组合覆盖：这是覆盖程度比前3种都强的一种覆盖，它与条件覆盖的区别是它不是简单地要求每个条件都出现“真”与“假”两种结果，而是要求让这些条件的所有可能组合都至少出现一次；●判断/条件覆盖：它使得判断中每个条件取得各种可能值，并使每个判断也取得“真”与“假”的结果。

下面通过一个实例说明上述各种覆盖方法的含义及测试用例的设计。

已知一个被测试模块的程序结构如图2-1所示：设符号“∧”表示“and”运算，“∨”表示“or”运算，上划线“-”表示“非”运算。

由图2-1可知，该程序共有4条不同的路径，L1（a→c→e）、L2（a→b→d）、L3（a→b →e）、L4（a→c→d），也可以简写成：ace、abd、abe、和acd。

其推导过程如下：L1（a→c→e）={(A>1) and (B=0)} and {(A=2) or (X/A>1)}=(A>1) and (B=0) and (A=2) or (A>1) and (B=0) and (X/A>1)=(A=2) and (B=0) or (A>1) and B=0 and (X/A>1)L2（a→b→d）={(A>1) and (B=0)} and {(A=2) or (X>1)}={(A>1) or (B=0)} and {(A=2) and (X>1)}=(A>1) and (A=2) and (X>1) or (B=0) and (A=2) and (X>1)=(A<=1) and (X<=1) or (B<>0) and (A<>2) and (X<=1)L3（a→b→e）={(A>1) and (B=0)} and {(A=2) or (X>1)}={(A>1) or (B=0)} and {(A=2) or (X>1)}=(A<=1) and (X>1) or (B<>0) and (A=2) or (B<>0) and (X>1)L4（a→c→d）={(A>1) and (B=0)} and {(A=2) or (X/A>1)}=(A>1) and (B=0) and (A<>2) and (X/A<=1)在以上的逻辑式中，由符号“and”连接起来的断言就是为了指明在编历该路径时各个输入变量应取值的范围；符号“or”则划分了几组可选的取值。

依据上述导出结果即可设计满足要求的测试用例。

2-1 一个被测程序结构图（1）语句覆盖语句覆盖的含义是指在测试的过程中，软件测试者应选择足够多的测试用例，使被测试程序中每个语句至少执行一次。

例如，在图2-1所示的流程图中，正好所有的可执行语句都在路径L1上，故选择路径L1设计测试用例，就可以覆盖所有的可执行语句。

满足本例的测试用例是：[（2，0，4），（2，0，3）]覆盖ace[L1]。

本测试用例实际上只测试了条件为真的情况，如果条件为假，则使用本测试用例显然不能发现问题。

此外，当第一个判断中的逻辑符“∧”写成“∨”，或者第二个判断中的逻辑符号“∨”写成“∧”时，本测试用例也不能查出上述错误。

所以，语句覆盖是最弱的逻辑覆盖准则。

（2）判断覆盖判断覆盖的含义是指在测试的过程中，软件测试者应设计若干测试用例，并运行所测程序，使被测试程序中每个判断的真分支和假分支至少经历一次。

例如，在图2-1所示的流程图中，如果选择路径L1，L2，则可满足判断覆盖，其测试用例如下：[（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，则可得另一组测试用例：[（2，1，1），（2，1，2）]覆盖abe[L3][（3，0，3），（3，1，1）]覆盖acd[L4]。

由此看来，测试用例的取法并不是唯一的。

此外，若把图2-1所示流程中的第二个判断中的条件X>1错些成X<1，那么利用上面两组测试用例，仍能得到同样的结果。

这表明：只是判断覆盖不能确保一定能查出在判断的条件中存在的错误。

以上只讨论了两个出口的判断，还应将判定覆盖推广到多出口判断，如用case语句可进行多出口判断。

（3）条件覆盖用条件覆盖所设计的测试用例可使得程序中的每一个判断的每一个条件的可能取值至少执行一次。

例如，在图2-1所示的流程中，事先可对所有条件的取值加以标注，比如：●对第一个判断，若条件A>1成立，则取真值为T1，反之，取假值为~T1；若条件B=0成立，则取真值为T2，反之，取假值为~T2。

●对第二个判断，若条件A=2成立，则取真值为T3，反之，取假值为~T3；若条件X>1成立，则取真值为T4，反之，取假值为~T4，可选测试用例如下：表 2-1 条件覆盖测试用例或比较这两组测试用例可以发现，第一组测试用例不仅覆盖了所有判断的取真分支和取假分支，而且覆盖了判断中条件的可能取值；第二组测试用例虽然满足了条件覆盖，但由于只覆盖了第一个判断的取假分支和第二个判断的取真分支，不满足判定覆盖的要求。

为此，必须引入更强的覆盖，即判定-条件覆盖。

（4）判断-条件覆盖用判断-条件覆盖所设计的测试用例能够使得判断中每一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。

例如，对于图2-1所示的流程中的各个判断，若T1,T2,T3,T4及~T1,~T2,~T3,~T4的含义如前所述，则只需设计以下两个测试用例便可覆盖图2-1的8个条件取值、4个判断分支。

表 2-2 判断-条件覆盖表判断-条件覆盖也有缺陷。

从表面上看，它测试了所有条件的取值，但事实并非如此。

这是由某些条件覆盖了另一些条件所致。

比如，对于条件表达式（A>1）and (B=0)来说，若（A>1）的测试结果为真，则还要测试（B=0），才能决定表达式的值；而若（A>1）的测试结果为假，可以立刻确定表达式的结果为假。

这时，往往就不再测试（B=0）的取值了，因此，条件（B=0）就没有检查。

同样，对于条件表达式（A=2）or （X>1）来说，若（A=2）的测试结果为真，就可以立刻确定表达式的结果为真。

这时，条件（X>1）就没有检查。

因此，采用判断-条件覆盖，也不一定能查出逻辑表达式中的错误。

为彻底地检查所有条件的取值，可以将图2-1给出的多重条件判定分解，形成图2-2表示的由多个基本判断组成的流程图，这样就可以有效地检查所有的条件了。

2-2 分解为基本判断的例子(5)条件组合覆盖用条件组合覆盖所设计的测试用例能够使得每个判断的所有可能的条件取值组合至少执行一次。

现在仍来考察图2-1所给出的例子，先对各个判断的条件取值组合加以标记。

例如，记：1)A>1，B=0 为T1 T2，是第一个判断取真值的分支；2)A>1，B<>0 为T1 ~T2，是第一个判断取假值的分支；3)A<=1，B=0 为~T1 T2，是第一个判断取假值的分支；4)A<=1，B<>0 为~T1 ~T2，是第一个判断取假值的分支；5)A=2，X>1 为T3 T4，是第二个判断取真值的分支；6)A=2，X<=1 为T3 ~T4，是第二个判断取真值的分支；7)A<>2，X>1 为~T3 T4，是第二个判断取真值的分支；8)A<>2，X<=1 为~T3 ~T4，是第二个判断取假值的分支。

表 2-3 条件覆盖测试用例对于每个判断，要求所有可能的条件取值的组合都必须取到，在图2-1所示流程中的每个判断各有两个条件，各有4个条件取值的组合。

取如表2-3所示的4个测试用例，就可以覆盖上述8种条件取值的组合。

这组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，但路径漏掉了L4。

测试还不完全。

说明：这里并未要求第一个判断的4个组和与第二个判断的4个组和再进行组合。

要是那样的话，就需要24=16个测试用例。

（6）路径测试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。

若还是以图2-1所示，则可以选择如表2-2所示的一组测试用例来覆盖该程序段的全部路径。

表2-4 路径测试的测试用例2.1.2基本路径测试法基本路径测试是TOM McCabe[MCC76]首先提出的一种白箱测试技术，基本路径测试方法允许测试用例设计者导出一个过程设计的逻辑复杂性侧度，并使用该侧度作为指南来定义执行路径的基本集。

从该基本集导出的测试用例保证对程序中的每一条语句至少执行一次。

（1）流图符号在介绍基本路径方法之前，必须先介绍一种简单的控制流表示方法，即流图或程序图。

流图使用图2-3中的符号描述逻辑控制流，每一种结构化构成元素有一个相应的流图符号。

为了说明流图的用法，我们采用图2-4(a)中的过程设计表示法。

其中流程图用来描述程序控制结构。

图2-4（b）将流程图映射到一个相应的流图（假设流程图的菱形决策框中不包含复合条件）。

在图2-4b中，每一个圆称为流图的节点，代表一个或多个语句。

一个处理方框序列和一个菱形决策框可被映射为一个节点。

流图中的箭头，称为边或连接，代表控制流，类似于流程图中的箭头。

一条边必须终止于一个节点，即使该节点并不代表任何语句。

由边和节点限定的范围称为区域。

计算区域时应包括图外部的范围。

任何过程设计表示法都可以被翻译成流图，图2-5显示了一个程序设计语言（Program Design Language，简称PDL）片断及其对应的流图。