白盒測試技術(shù)詳解PowerpointDesign1.2.3.白盒測試概述程序控制流圖邏輯覆蓋測試4.5.路徑分析與測試數(shù)據(jù)流測試分析CONTENTS目錄白盒測試概述PowerpointDesignPART01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，是一種測試用例設(shè)計(jì)方法。在這種測試中，測試人員能夠清楚地了解被測試對象的內(nèi)部構(gòu)造及其運(yùn)作機(jī)制。白盒測試要求對程序的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)有全面的認(rèn)識，并對所有可能的邏輯路徑進(jìn)行詳盡的測試。它屬于窮舉路徑測試的范疇，需要測試人員深入分析程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并從程序邏輯出發(fā)制定相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。掌握程序控制流圖的繪制，了解基本塊的概念、流圖的定義與圖形表示；掌握邏輯覆蓋測試的方法，了解測試覆蓋率的計(jì)算、邏輯覆蓋的分類；了解路徑分析與測試方法，比如基本路徑測試法；了解數(shù)據(jù)流測試分析、測試充分性基礎(chǔ)、測試充分性準(zhǔn)則的度量、基于數(shù)據(jù)流的測試充分性準(zhǔn)則；了解變異測試方法，包括變異和變體、強(qiáng)變異和弱變異、用變異技術(shù)進(jìn)行測試評價(jià)、變異算子、變異算子的設(shè)計(jì)、變異測試的基本原則。白盒測試的定義白盒測試的特點(diǎn)白盒測試的學(xué)習(xí)目標(biāo)白盒測試的基本概念程序控制流圖PowerpointDesignPART02基本塊的定義如果程序P采用過程式編程語言（如C、Java等）編寫，則連續(xù)的語句序列，僅包含單一入口和出口塊，可被視為一個(gè)基本塊?；緣K具有唯一的入口塊和出口塊，其中入口塊對應(yīng)基本塊的首條語句，而出口塊則是其末條語句?；緣K的例子在【例41】中，程序包含10條語句，涵蓋begin和end語句。程序的執(zhí)行流程始于第1行，依次經(jīng)過第2行、第3行、第4行，直至第5行，而第5行是一個(gè)if語句。鑒于第5行是一個(gè)條件判斷語句，根據(jù)不同的輸入，程序可能會進(jìn)入兩個(gè)分支中的任意一個(gè)，即第6行或第8行。因此，從第1行至第5行構(gòu)成了一個(gè)基本塊，其中第1行是唯一的入口塊，第5行則是唯一的出口塊?；緣K的應(yīng)用一些程序分析工具將單個(gè)過程調(diào)用語句視為一個(gè)獨(dú)立的基本塊。根據(jù)這種定義，【例41】中的input語句被視為一個(gè)基本塊。通常，函數(shù)調(diào)用被視為基本塊的一部分。然而，由于這些調(diào)用語句會導(dǎo)致控制權(quán)從當(dāng)前執(zhí)行的函數(shù)轉(zhuǎn)移到其他位置，這可能導(dǎo)致程序非正常終止。基本塊的概念

流圖的定義通常以G=（N,E）來表示流圖G，其中N代表節(jié)點(diǎn)的有限集合，E代表有向邊的有限集合。每一條邊（i,j）通過一個(gè)從i指向j的箭頭來表示，該邊連接的是節(jié)點(diǎn)集合N中的節(jié)點(diǎn)ni和nj。

流圖的圖形表示在程序P的流圖中，通常使用節(jié)點(diǎn)來表示基本塊，邊則表示基本塊之間的控制流。同時(shí)，對基本塊和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識，基本塊bi對應(yīng)節(jié)點(diǎn)ni。如果基本塊bi和bj被邊（i,j）連接，則表示控制可能從基本塊bi轉(zhuǎn)移到bj。

流圖的例子對【例41】的程序進(jìn)行流圖定義：N={Start,1,2,3,4,End}，E={(Start,1),(1,2),(1,3)，(2,4)(3，4),(4,End)}。圖41（a）對該流圖進(jìn)行了描述，基本塊序號應(yīng)位于相應(yīng)框的緊右邊或是右上方，如果僅對基本塊的控制流感興趣，而對其具體內(nèi)容不關(guān)注，可以刪去其內(nèi)容，用圓圈代表節(jié)點(diǎn)，如圖41（b）所示。流圖的定義與圖形表示邏輯覆蓋測試PowerpointDesignPART03測試覆蓋率的定義測試覆蓋率的作用測試覆蓋率的類型最普遍的覆蓋評估方法包括基于需求的測試覆蓋和基于代碼的測試覆蓋。簡而言之，測試覆蓋度是針對需求（基于需求的）或代碼的設(shè)計(jì)/實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)（基于代碼的）的完整性評估，例如，基于需求的用例驗(yàn)證或基于代碼的所有代碼行執(zhí)行。測試覆蓋率反映了測試的充分性，它可以作為測試分析報(bào)告中的一個(gè)量化指標(biāo)。通常認(rèn)為測試覆蓋率越高，測試效果越好。然而，測試覆蓋率并非測試的終極目標(biāo)，而是一種評估手段。測試覆蓋率是對測試完整性的一種評估。測試覆蓋率用于衡量測試執(zhí)行所達(dá)到的覆蓋項(xiàng)的百分比，覆蓋項(xiàng)指的是作為測試基礎(chǔ)的入口點(diǎn)或?qū)傩?，例如語句、分支、條件等。測試覆蓋率條件/判定組合覆蓋法旨在設(shè)計(jì)足夠數(shù)量的測試用例，以確保在執(zhí)行這些用例之后，每個(gè)判斷中的每個(gè)條件均至少被滿足一次，同時(shí)確保程序中的每個(gè)判斷至少被評估為“真”和“假”各一次。組合覆蓋指的是執(zhí)行足夠數(shù)量的測試用例，確保程序中每個(gè)判定的所有可能條件取值至少出現(xiàn)一次。滿足組合覆蓋的測試用例，必然同時(shí)滿足判定覆蓋、條件覆蓋以及條件判定組合覆蓋。語句覆蓋，又稱行覆蓋、段覆蓋或基本塊覆蓋，是測試領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛且普遍的一種覆蓋技術(shù)。其核心在于評估測試代碼中每一可執(zhí)行語句是否得到了執(zhí)行。修正條件判定覆蓋判定覆蓋，又稱分支覆蓋，旨在設(shè)計(jì)足夠數(shù)量的測試用例，確保程序中的每個(gè)判斷均至少經(jīng)歷一次“真”和一次“假”的狀態(tài)，從而使程序流程圖中的所有真假分支至少被執(zhí)行一次。條件組合覆蓋需確保所有判定條件的取值組合得到充分測試，其要求包含兩個(gè)方面：首先，必須確保每個(gè)程序模塊的入口和出口至少被調(diào)用一次，且每個(gè)程序的判定能夠遍歷至所有可能的結(jié)果值；其次，程序的判定應(yīng)被拆解為由邏輯操作符（如and、or）連接的布爾條件，且每個(gè)條件對判定結(jié)果的影響應(yīng)保持獨(dú)立性。路徑覆蓋是利用設(shè)計(jì)足夠多的測試用例，覆蓋程序中所有可能的路徑。多條件覆蓋多條件覆蓋是指選擇足夠的測試用例，使得運(yùn)行這些測試用例后，要使每個(gè)判斷中每個(gè)條件的各種可能組合至少出現(xiàn)一次，但在判斷語句較多時(shí)條件的組合也會相應(yīng)變多。條件覆蓋指的是選取足夠的測試用例，以確保在執(zhí)行這些測試用例之后，每個(gè)判斷中的每個(gè)條件的可能取值至少被滿足一次，從而覆蓋程序中所有可能的數(shù)據(jù)路徑。條件覆蓋判定覆蓋路徑覆蓋組合覆蓋語句覆蓋條件/判定組合覆蓋邏輯覆蓋的方法ESTCA（ErrorSensitiveTestCasesAnalysis）即錯誤敏感測試用例分析，是基于測試實(shí)踐的教訓(xùn)，并借鑒計(jì)算機(jī)硬件測試原理提出的一套經(jīng)驗(yàn)型的測試覆蓋準(zhǔn)則。Foster的經(jīng)驗(yàn)型覆蓋準(zhǔn)則，其靈感來源于硬件早期測試方法。在硬件測試領(lǐng)域，對每個(gè)門電路的輸入和輸出進(jìn)行測試時(shí)，都有既定的標(biāo)準(zhǔn)。ESTCA錯誤敏感測試用例分析Woodward等人曾經(jīng)指出，諸如分支覆蓋或路徑覆蓋等結(jié)構(gòu)覆蓋準(zhǔn)則，并不足以確保測試數(shù)據(jù)的有效性。因此，他們提出了一個(gè)名為層次LCSAJ覆蓋的準(zhǔn)則。LCSAJ這一術(shù)語的直接含義是線性代碼序列與跳轉(zhuǎn)。在程序中，一個(gè)LCSAJ由一組順序執(zhí)行的代碼組成，其終止點(diǎn)為控制跳轉(zhuǎn)。LCSAJ線性代碼序列與跳轉(zhuǎn)測試覆蓋準(zhǔn)則路徑分析與測試PowerpointDesignPART04路徑測試，又稱路徑測試法，是一種基于路徑設(shè)計(jì)測試用例的技術(shù)，常用于狀態(tài)轉(zhuǎn)換測試?；韭窂綔y試法基于程序控制流圖，通過分析控制結(jié)構(gòu)的環(huán)路復(fù)雜性，導(dǎo)出一組基本可執(zhí)行路徑集合，進(jìn)而設(shè)計(jì)測試用例。在無法實(shí)現(xiàn)全面路徑測試的情況下，若程序的每個(gè)獨(dú)立路徑都經(jīng)過測試，即可認(rèn)為程序中的每個(gè)語句都已經(jīng)檢驗(yàn)，從而達(dá)到語句覆蓋。這種方法，即基本測試法，其核心在于控制流圖。路徑覆蓋的目標(biāo)是利用足夠多的測試用例，覆蓋程序中所有可能的路徑。盡管理想情況下應(yīng)實(shí)現(xiàn)路徑覆蓋，但對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的程序而言，測試所有路徑是不現(xiàn)實(shí)的。路徑測試的目標(biāo)基本測試法路徑測試的定義路徑測試的基本概念首先，需要繪制程序的控制流圖，以便直觀地展示程序的控制結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流向。繪制程序的控制流圖1其次，計(jì)算程序的環(huán)形復(fù)雜度，以確定程序的基本路徑集中獨(dú)立路徑的數(shù)量，這為確保程序中每個(gè)可執(zhí)行語句至少執(zhí)行一次所需的測試用例數(shù)量提供了上限。計(jì)算程序的環(huán)形復(fù)雜度2然后，導(dǎo)出基本路徑集，明確程序的獨(dú)立路徑。導(dǎo)出基本路徑集3最后，依據(jù)導(dǎo)出的獨(dú)立路徑，設(shè)計(jì)測試用例的輸入數(shù)據(jù)和預(yù)期輸出，以確保每個(gè)獨(dú)立路徑都能被充分測試。設(shè)計(jì)測試用例的輸入數(shù)據(jù)和預(yù)期輸出4路徑測試的具體步驟數(shù)據(jù)流測試分析PowerpointDesignPART05謂詞形式的充分性準(zhǔn)則度量函數(shù)形式的充分性準(zhǔn)則度量函數(shù)形式的充分性準(zhǔn)則是指將充分性表述為測試的充分程度，這是一種更為寬泛的充分性標(biāo)準(zhǔn)定義。謂詞形式與度量函數(shù)形式的關(guān)系謂詞形式的充分性準(zhǔn)則是指將充分性界定為一個(gè)特定的謂詞，用以判斷測試數(shù)據(jù)必須具備哪些屬性才能構(gòu)成徹底的測試。謂詞形式的充分性準(zhǔn)則與度量函數(shù)形式的充分性準(zhǔn)則之間存在緊密的聯(lián)系。謂詞形式的充分性準(zhǔn)則可以視為度量函數(shù)充分性準(zhǔn)則的一個(gè)特例，其值域可視為{0,1}，其中0對應(yīng)false，1對應(yīng)true。測試充分性的基礎(chǔ)揭錯能力揭錯能力是衡量測試充分性準(zhǔn)則有效性的重要指標(biāo)之一。若采用充分性準(zhǔn)則A相較于充分性準(zhǔn)則B能夠發(fā)現(xiàn)更多軟件中的錯誤，則可認(rèn)為準(zhǔn)則A的有效性優(yōu)于準(zhǔn)則B。軟件可靠性當(dāng)程序P經(jīng)過滿足測試充分性準(zhǔn)則A的測試后，其可靠性高于經(jīng)過滿足測試充分性準(zhǔn)則B的測試，那么可以認(rèn)為測試充分性準(zhǔn)則A相較于測試充分性準(zhǔn)則B具有更高的有效性。測試開銷軟件測試作為軟件開發(fā)過程中成本較高的環(huán)節(jié)，其開銷與所采納的測試充分性標(biāo)準(zhǔn)緊密相關(guān)。本質(zhì)上，這是對采用特定測試標(biāo)準(zhǔn)C時(shí)所需最小測試集T的成本進(jìn)行比較。010203測試充分性準(zhǔn)則的度量測試集充分性的定義測試集的充分性通過一個(gè)有限集來衡量。依據(jù)所采納的充分性標(biāo)準(zhǔn)，有限集中的元素根據(jù)軟件需求或代碼導(dǎo)出。測試集充分性的評估在評估測試集T的