第4章1 黑盒测试之边界值测试

边界值分析关注的是输入空间的边界，从中标识测试用例。 边界值测试背后的基本原理是错误更可能出现在输入变量的极 值附近。因此针对各种边界情况设计测试用例，可以查出更多 的错误。
➢ 边界值设计原则
（1）如果输入条件规定了值的范围，则应取 刚达到这个范围的边界的值，以及刚刚超 越这个范围边界的值作为测试输入数据。
单缺陷假设是指“失效极少是由两个或两个以上的缺陷 同时发生引起的”。依据单缺陷假设来设计测试用例，只 让一个变量取边界值，其余变量取正常值。多缺陷假设是 指“失效是由两个或两个以上缺陷同时作用引起的”。因 此依据多缺陷假设来设计测试用例，要求在选取测试用例 时同时让多个变量取边界值。
在边界值分析中，用到了单缺陷假设，即选取测试用
执行一种操作，对任意小的值σ，条件C+σ或C-σ会执行另外的 操作，则C就是一个边界。
在多数情况下，边界条件是基于应用程序的功能设计而需 要考虑的因素，可以从软件的规格说明或常识中得到。比如程 序要对学生成绩进行处理，要求输入数据的范围是[0，100]， 则很明显输入条件的边界是0和100。
然而，在测试用例设计过程中，某些边界条件是不需要呈 现给用户的，或者说用户是很难注意到的，但同时确实属于检 验范畴内的边界条件，称为内部边界条件或次边界条件。
单缺陷假设，即被测对象只要在某个输入条件的某 个边界出错，则在任何包含改输入条件的某个边界的情况 下一定会出错，那么测试时仅覆盖输入条件的单个边界点 即可，无需测试多个输入条件取边界测试数据的情况。因 此，单缺陷假设的策略是在任何一个测试用例中，有且只 能有一个输入条件的取值为边界邻域内的测试数据，其他 输入条件应取正常值(一般为相邻边界点之间的中值)。
例如，有一个二元函数f(x，y)，要求输入变量x，y分 别满足：x∈[0，100]，y∈[1000，3000]，对其进行健壮性 测试，则需要设计13个测试用例。根据健壮性测试的原理， 可以得到下面一组测试数据：{<-1，1500>，<0，1500>， <1，1500>，<50，1500>，<99，1500>，<100，1500>， <101，1500>，<50，999>，<50，1000>，<50，1001>， <50，2999>，<50，3000>，<50，3001>}。
表 4-1-1 二进制数值的边界
范围或值 0或1 0～255 0～65 535(单字)或 0～4 294 967 295(双字) -2 147 483 648～2 147 483 647 1 024 1 048 576 1 073 741 824
2．字符的边界值 在计算机软件中，字符也是很重要的表示元素。其中 ASCII和Unicode是常见的编码方式。表4-1-2中列出了一些 常用字符对应的ASCII码值。如果要测试文本输入或文本转 换的软件，在定义数据区间包含哪些值时，就可以参考 ASCII码表，找出隐含的边界条件。
再如，一个学生成绩管理系统规定，只能查询9598级大学生的各科成绩，可以设计测试用例，使得查 询范围内的某一届或四届学生的学生成绩，还需设计 查询94级、99级学生成绩的测试用例（不合理输出 等价类）。
（4）如果程序的规格说明给出的输入域或输出域是有序 集合（如顺序文件、线性表等），则应选取集合的第一 个元素和最后一个元素作为测试用例。
x2 d
c oa
b
x1
图4-1-3 两个变量函数的健壮性测试用例
对于一个含有n个输入变量的程序，进行健壮性边界测 试时，使除一个以外的所有变量取正常值，使剩余的那个 变量依次取略小于最小值、最小值、略大于最小值、正常 值、略小于最大值、最大值和略大于最大值，并对每个变 量重复进行。因此其健壮性测试会产生6n+1个测试用例。
字符 Null(空) Space(空格) /(斜杠)
0(零) :(冒号)
@
表 4-1-2 部分 ASCII 码值表
ASCII 码值
字符
0
A
32
a
47
Z
48
z
58
‘(单引号)
64
{(大括号)
ASCII 码值 65 97 90 122 96 123
3．其他边界条件 有一些边界条件容易被人忽略，比如在文本框中不是 没有输入正确的信息，而是根本就没有输入任何内容，然 后就按“确认”按钮。这种情况常常被遗忘或忽视了，但 在实际使用中却时常发生。因此在测试时还需要考虑程序 对默认值、空白、空值、零值、无输入等情况的反应。 在进行边界值测试时，如何确定边界条件的取值呢？ 一般情况下，确定边界值应遵循以下几条原则： (1) 如果输入条件规定了值的范围，则应取刚达到这个 范围的边界的值，以及刚刚超越这个范围边界的值作为测 试输入数据。
对于有两个输入变量的程序P，其边界值分析的测试用 例在图中的位置如图4-1-2所示。
x2 d
c oa
b
x1
图4-1-2 两个变量函数的边界值分析
例如，有一个二元函数f(x，y)，要求输入变量x，y分 别满足：x∈[1，12]，y∈[1，31]。采用边界值分析法设计 测试用例，可以选择下面一组测试数据：{ <1，15>，<2， 15>，<11，15>，<12，15>，<6，15>，<6，1>，<6，2>， <6，30>，<6，31> }。
(5) 分析规格说明，找出其他可能的边界条件。
4.1.2 边界值分析 为便于理解，以下讨论涉及两个输入变量x1和x2的函
数F。假设x1和x2分别在下列范围内取值：a≤x1≤b；c≤x2≤d。 函数F的输入空间如图4-1-1所示。矩形阴影中的任何一
点都是函数F的有效输入。
x2 d
c oa
b
Байду номын сангаасx1
图4-1-1 两个变量函数的输入域
第4章 黑 盒 测 试
第4章 黑 盒 测 试
4.1 边界值测试 4.2 等价类测试 4.3 基于判定表的测试 4.4 因果图 4.5 其他黑盒测试方法 4.6 综合案例 4.7 本章小结
常用测试技术
黑盒测试方法是在程序接口上进行测试，主要是 为了发现以下错误： 是否有不正确或遗漏了的功能? 在接口上，输入能否正确地接受? 能否输出正确
比如，在做三角形计算时，要输入三角形的三个边长A、 B和C。这三个数值应当满足A＞0、B＞0、C＞0、A+B＞C、 A+C＞B、B+C＞A，才能构成三角形。但如果把六个不等式 中的任何一个大于号“＞”错写成大于等于号“≥”，那就不 能构成三角形。问题常常出现在容易被疏忽的边界附近。类似 的例子还有很多，如计数器常常“少记一次”；循环条件应该 是“≤”时错误地写成了“＜”；数组下标越界(在C语言中数 组下标是从零开始，可能错误地认为是从1开始，从而使最后 一个元素的下标越界)等。
例如，如果程序的规格说明中规定：“重量 在10公斤至50公斤范围内的邮件，其邮费 计算公式为… … ”。作为测试用例，我们 应取10及50，还应取10.01,49.99,9.99及 50.01等。
（2）如果输入条件规定了值的个数，则用 最大个数、最小个数、比最小个数少一、比 最大个数多一的数作为测试数据。
软件边界与悬崖很类似
4.1 边 界 值 测 试
任何一个程序都可以看做是一个函数，程序的输入构成 函数的定义域，程序的输出构成函数的值域。人们从长期 的测试工作经验得知，大量的错误是发生在定义域或值域 (输出)的边界上，而不是在其内部。对于软件缺陷，有句谚 语形容得很恰当，即“缺陷遗漏在角落里，聚集在边界 上”。
健壮性边界测试是边界值分析的一种简单扩展。在使用该方 法设计测试用例时，既要考虑有效输入，又要考虑无效的输入。 除了按照边界值分析方法选取的五个取值(min、min+、nom、 max-、max)外，还要选取略小于最小值(min-)和略大于最大值 (max+)的取值，以观察输入变量超过边界时程序会有什么表现。 对于有两个变量的程序P，其健壮性测试的测试用例如图4-1-3所 示。
内部边界条件主要有下面几种。
1．数值的边界值 计算机是基于二进制进行工作的，因此，软件的任何 数值运算都有一定的范围限制。比如一个字节由8位组成， 一个字节所能表达的数值范围是[0，255]。表4-1-1列出了计 算机中常用数值的范围。
术语 bit(位) byte(字节) word(字) int(32 位) K(千) M(兆) G(千兆)
这种方法是把测试对象看做一个黑盒子，测试人员完全不 考虑程序内部的逻辑结构和内部特性，只依据程序的需求 规格说明书，检查程序的功能是否符合它的功能说明。
黑盒测试技术概述
黑盒测试过程
例：测试计算器的功能
黑盒测试的特点
黑盒测试的优缺点
黑盒测试的难点
边界值分析法
被测试 子域
测试内点 测试外点
例如，一个输入文件应包括1-255个记录， 则测试用例可取1和255，还应取0及256等。
(3)将规则1和2应用于输出条件，即设计测试用例
使输出值达到边界值及其左右的值。 例如，一程序属于情报检索系统，要求每次”最少
显示1条、最多显示4条情报摘要”，这时我们应考虑 的测试用例包括1和4，还应包括0和5等。
边界值分析的基本思想是使用输入变量的最小值、略 大于最小值、正常值、略小于最大值和最大值设计测试用 例。通常我们用min、min+、nom、max-和max来表示。
当一个函数或程序有两个及两个以上的输入变量时， 就需要考虑如何组合各变量的取值。我们可根据可靠性理 论中的单缺陷假设和多缺陷假设来考虑。
（5）如果程序中使用了一个内部数据结构，则应当选择 这个内部数据结构的边界上的值作为测试用例。 例如，如果程序中定义了一个数组，其元素下标的 下界是0，上界是100，那么应选择达到这个数组下标 边界的值，如0与100，作为测试用例。
（6）分析规格说明，找出其他可能的边界条件。
常见的边界值
4.1.1 边界条件 边界条件就是一些特殊情况。一般的，在条件C下，软件
(2) 如果输入条件规定了值的个数，则用最大个数、最 小个数、比最小个数少一、比最大个数多一的数作为测试 数据。
(3) 如果程序的规格说明给出的输入域或输出域是有序 集合，则应选取集合的第一个元素和最后一个元素作为测 试数据。
(4) 如果程序中使用了一个内部数据结构，则应当选择 这个内部数据结构的边界上的值作为测试数据。
举例：三角形问题
边界值分析优缺点
4.1.3 健壮性边界测试 健壮性是指在异常情况下，软件还能正常运行的能力。健壮
性可衡量软件对于规范要求以外的输入情况的处理能力。所谓健 壮的系统，是指对于规范要求以外的输入能够判断出这个输入不 符合规范要求，并能有合理的处理方式的系统。软件设计的健壮 与否直接反映了分析设计和编码人员的水平。
对于一个含有n个输入变量的程序，使除一个以外的所 有变量取正常值，剩余的一个变量依次取最小值、略大于 最小值、正常值、略小于最大值和最大值，并对每个变量 重复进行。因此，对于有n个输入变量的程序，边界值分析 会产生4n+1个测试用例。
例如，有一个三元函数f(x, y, z)，其中x∈[0，100]， y∈[1，12]，z∈[1，31]，对该函数采用边界值分析法设计 的测试用例将会得到13个测试用例，根据边界分析的原理， 可得到下列测试数据：{ <50，6，1>，<50，6，2>，<50， 6，30>，<50，6，31>，<50，1，15>，<50，2，15>，<50， 11，15>，<50，12，15>，<0，6，15>，<1，6，15>，<99， 6，15>，<100，6，15>，<50，6，15> }。
的结果? 是否有数据结构错误或外部信息(例如数据文件)
访问错误? 性能上是否能够满足要求? 是否有初始化或终止性错误?
黑盒测试 —戴上眼罩测试软件
输入
软件
输出
不深入代码细节的测试方 法称为黑盒测试。 软件测试员充当客户来使 用。
黑盒测试（Black box testing）也称功能测试或数据驱动 测试，它是已知产品所应具有的功能，通过测试来检测 每个功能是否都正常使用。
例时仅仅使得一个变量取极值，其他变量均取正常值。对
于有两个输入变量的程序P，其边界值分析的测试用例如下： {<x1nom，x2min>，<x1nom，x2min+>，<x1nom，x2nom>，
<x1nom，x2max->，<x1nom，x2max>，<x1min，x2nom>，<x1min+， x2nom>，<x1max-，x2nom>，<x1max，x2nom>}