第三章-白盒测试（一）

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1、1第3章 白盒测试目录l白盒测试基本概念l 控制流分析l 数据流分析l其他白盒分析方法3白盒测试概念白盒测试(White Box Testing , Glass Box Testing)又称为结构测试、逻辑驱动测试或基于程序的测试 。一般用来分析程序的内部结构。应用程序应用程序白盒测试通过检查软件内部的逻辑结构，对软 件中的逻辑路径进行覆盖测试；在程序不同地 方设立检查点，检查程序的状态，以确定实际 运行状态与预期状态是否一致。4l测试人员把被测程序当作一个透明盒子。5白盒测试的特点：l依据软件设计说明书进行测试；l对程序内部细节的严密检验；l针对特定条件设计测试用例；l对软件的逻辑路径进行覆

2、盖测试。6白盒测试的实施过程：1.测试计划阶段： 2.测试设计阶段： 依据程序设计说明书，按照一定规范化的 方法进行软件结构划分和设计测试用例。 3.测试执行阶段： 4.测试总结阶段：7白盒测试方法l静态测试方法：代码检查法、静态结构分 析法、静态质量度量法l动态测试方法：逻辑覆盖法、基本路径测 试法、Z路径覆盖l域测试、程序变异。逻辑覆盖法l基于覆盖的测试技术：白盒测试要求对被测程序的结构特性（程 序结构）做到一定程度的覆盖，并以软件 中的某类成分是否都已经得到测试为准则 来判断软件测试的充分性。9程序流程分析l程序结构分析是白盒测试的主要依据。l控制流分析l数据流分析10控制流分析程序流程

3、图：程序流程图是一种 程序控制结构的图形 表示方式。在程序流 程图上的处理框内常 常标明了处理要求或 条件。11控制流图： 为了更加突出控 制流的结构，需 要对程序流程图 做些简化，这种 简化了的流程图 称为控制流图。 12控制流图控制流图中的符号：节点：以标有编号的圆圈 表示，代表程序流程图中矩 形框所表示的处理、菱形表 示的分支及多选择结构点。控制流线：以带箭头的直 线或弧表示，与程序流程图 中的数据流线是一致的，表 明了控制的顺序。控制流线 通常标有名字，如图中所标 的a、b、c等。13控制流图矩阵： 为便于表示和处理控制流图，可以把控制流图 表示成矩阵的形式，称为控制流图矩阵。控制流矩

4、阵：nxn,n为控制流图中节点数量。14控制流图矩阵15例5-2 程序中的判断句是多个条件语句组合的情况。画出程序 的控制流图。 10 Class test1 11 12 Public me() 13 Int t1； 14 IF ( a10 or b=20) 15 THEN 16 17 T1 = a b ； 18 19 ELSE 20 21T1 = a + b；23 system.out.println(“退出”) ； 24 如何画控制流图1. n 在选择或多分支结构中，分支的汇聚处应有 一个汇聚结点。172. 选择的行号的代码都是出现了选择分支，循 环操作，判断等, 顺序执行的语句可以合并

5、。这也是画控制流图的一般规则。 18问题？n 如果判断中的条件表达式是由一个或多个逻辑 运算符 (OR, AND, NAND, NOR) 连接的复合条件 表达式，则需要改为一系列只有单条件的嵌套的 判断。 例如：1 if a or b2 x3 else4 y对应的逻辑为：20数据流分析什么是数据流分析？ 数据流分析最初是随着编译系统要生成有效的目 标码而出现的，这类方法主要用于代码优化。数据流分析方法在确认系统中也得到成功的运 用，用以查找如引用未定义变量等程序错误，以 及用来查找对未曾使用的变量再次赋值等数据流 异常的情况。在程序测试中，找出引用未定义变 量等类型错误是很重要的。因为这 常常

6、是常见程序错误的表现形式， 如错拼名字、名字混淆或是丢失了 语句。 21两个概念：l变量定义：如果程序中某一语句执行时能 够改变某个变量V的值，则称V是被该语句 定义的。l变量引用：如果程序中某一语句的执行引 用了内存中变量V的值，则说该语句引用变 量V。 22数据流分析例如: 1.语句X:Y十Z 定义了X，引用了Y和Z； 2.语句if YZ then goto exit 引用了Y和Z。3. 输入语句READ X 定义了X。 4. 输出语句WRITE X引用了X。 23数据流分析错误异常程序中有两个错误：语句2使用了变量W，而在此之前并未对其定义。语句5、6使用变量V，这在第一次执行循环时也未

7、对其定义过 。程序中还包含两个异常：语句6对Z的定义从未使用过。语句8对W的定义也从未使用过。 24控制流测试基本概念一、基本概念 有向图 路径 完整路径 简单路径 基本路径 子路径 回路 无回路路径 连接 覆盖25有向图：有向图G=（V，E），V是顶点的集合，E是 有向边的集合。e=（T（e），H（e）E是一对有 序的邻接节点，T（e）是尾，H（e）是头。如果H（ e）=T（e），则e和e是临界边。H（e）是T（e）的 后继节点，T（e）是H（e）的前驱节点，indegree（ n）和outdegree（n）分别是节点n的入度和出度。e6e1e2e3e4e5e7路径覆盖关系举例 尾节点头节点

8、26路径：如果P=e1e2eq，且满足T（ei+1）=H（ei ），则P为路径，q为路径长度。 注意：路径中前一个边的下标未必小于后一个e6e1e2e3e4e5e727完整路径：P是一条路径，且满足e1=e0 ，eq=ek，则P称为完整路径。 其中e0是程序的源节点，ek是程序的汇 节点28简单路径：路径上所有的节点都是不同的， 称为简单路径。e6e1e2e3e4e5e729基本路径：任意有向边都在路径中最多出现 一次的路径。e6e1e2e3e4e5e730子路径：路径A=eueu+1et是 B=e1e2eq的子路径，如果满足1=u =t =q。e6e1e2e3e4e5e731回路：路径P=e

9、ueu+1eq满足T（eu ）=H（eq），称为回路。除第一个和 最后一个节点外，其它节点都不同的 回路称为简单回路。e6e1e2e3e4e5e732连接：若A=eueu+1et， B=evev+1eq为两条路径，如果H（ et）=T（ev）且 eueu+1etevev+1eq为路径，则成 A连接B，记为A*B。e6e1e2e3e4e5e733覆盖：如果路径B中包含的有向边均在 路径A中出现，则称路径A覆盖路径B 。A=e1e2e3e4e5e6e7, B=e2e3e4注意：无回路时，覆盖就是子路径，有回路时， 情况未必如此。如：若B=e5e3e4，A覆盖B，但B 不是A的子路径。e6e1e2e

10、3e4e5e734l语句覆盖准则l分支覆盖准则l谓词测试l原子谓词覆盖准则l分支谓词覆盖准则l复合谓词覆盖准则l路径覆盖准则二、控制流覆盖准则35白盒测试的覆盖标准：白盒测试中一个重要的问题是，测试 进行到什么程度就达到了要求，可以 结束测试了。也就是说需要给出白盒 测试的覆盖标准。一种可能的白盒测 试的覆盖标准是： 语句覆盖率要求达到100%。 分支覆盖率要求达到85%。361.语句覆盖准则在测试中，要求程序中的每条语句都得 到运行。在控制流图中，要求所有的语句都被运 行的充分必要条件是覆盖图中的所有 节点。 充分准则如P52定义3.12所示。例3-237语句覆盖举例：程序例子: IF(A1

11、)AND(BO)THENXXA IF(A2)OR(X1)THENxx+38语句覆盖举例：如果选用的测试用例是：A2B0 CASElX3 则程序按路径ace执行。这样该程序段的4个语句均得到 执行，从而作到了语句覆盖。39语句覆盖举例：如果选用的测试用例是：A2B1 CASE2X3 则程序按路径abe执行。此时该程序段只执行了其中的3个 语句，x=x/A未执行，所以未达到 语句覆盖。40语句覆盖准则的优缺点：【优点】 ：可以很直观地从源代码得到测试用例，无须细分 每条判定表达式。 【缺点】 ：由于这种测试方法仅仅针对程序逻辑中显式存在 的语句，但对于隐藏的条件是无法测试的。如在多分支的 逻辑运算

12、中无法全面的考虑。语句覆盖是最弱的逻辑覆盖 。41要求在测试中，每个分支都至少获得一次“ 真”和一次“假”。在控制流图中，分支 表现为图中的一条有向边。 充分准则如P53 定义3.13所示。例3-32.分支覆盖准则（判定覆盖）42分支覆盖举例：如果我们仍以上述程序段为例， 若选用的两组测试用例是：CASEl： CASE3A2 A1 B0 B0X3 X1 则可分别执行路径ace和abd。从而使两个判断的4个分支c、 e和b、d分别得到覆盖。43分支覆盖举例：若选用另外两组测试用例：CASE4： CASE5A3 A2 B0 B1X3 X1 则可分别执行路径acd和abe。同样使两个判断的4个分支c

13、 、e和b、d分别得到覆盖。44w 上述两组测试用例不仅满足了分支（判定） 覆盖，同时还做到了语句覆盖。 w 但是，在此程序段中的第2个判断条件x1如 果错写成x1，使用上述测试用例CASE5，照 样能按原路径执行，而不影响结果。 w 所以，分支（判定）覆盖只能作到分支（判 定）覆盖仍无法确定判断内部条件的错误。45分支覆盖优缺点：l【优点】：分支（判定）覆盖具有比语句覆盖更 强的测试能力。同样分支（判定）覆盖也具有和 语句覆盖一样的简单性，无须细分每个判定就可 以得到测试用例。l【缺点】：往往大部分的分支（判定）语句是由 多个逻辑条件组合而成，若仅仅判断其整个最终 结果，而忽略每个条件的取值

14、情况，必然会遗漏 部分测试路径。判定覆盖仍是弱的逻辑覆盖。463.谓词测试一个分支的条件是由谓词组成的。单个谓词称为原 子谓词。 （1）原子谓词覆盖准则（条件覆盖）要求每个复合谓词所包含的每一个原子谓词都至 少获得一次“真”和一次“假”。即要使每个判 断中每个条件的可能取值至少满足一次。 定义如P53 定义3.14所示 例3-447原子谓词覆盖举例：如果选用的测试用例是：A2B0 CASElX3 则程序按路径ace执行。这样该程序段的4个语句均得到 执行，从而作到了语句覆盖。48原子谓词覆盖举例：49原子谓词覆盖举例：从上表可以看出，3个测试用例把4个条件的 8种情况都作了覆盖，即做到了原子谓

15、词覆 盖。50原子谓词覆盖举例：从上表可以看出，这两个测试用例只覆盖了4个分支 中的两个b和e，而没有覆盖c和d，说明覆盖了原子谓 词（条件）的测试用例不一定覆盖了分支。原子谓词覆盖未必会覆盖分支51原子谓词覆盖优缺点：【优点】：增加了对条件判定情况的测试，增加了 测试路径。 【缺点】：原子谓词（条件）覆盖不一定包含分支 （判定）覆盖。原子谓词（条件）覆盖只能保证 每个条件至少有一次为真，而不考虑所有的判定 结果。52（2）分支-谓词覆盖准则（判定-条件覆盖）要求不仅每个复合谓词所包含的每一个原子 谓词都至少获得一次“真”和一次“假” ，而且每个复合谓词本身也至少获得一次 “真”和一次“假”。

16、即使得判断中每个 条件的所有可能至少出现一次，并且每个 判断本身的判定结果也至少出现一次。 P54定义3.15 例3-553分支-谓词覆盖举例：对于上例，两个判断中各包含两个条件，4个 条件在两个判断中可能有8种组合：54分支-谓词覆盖举例：这2个测试用例虽然满足了分支-谓词（判定-条件）覆 盖要求，但仅覆盖了程序段中4条路径（ace，abd， abe，acd）中的2条（ace，abd）,漏掉了路径abe，acd 。 55分支-谓词覆盖优缺点：【优点】 ：能同时满足判定、条件两种覆盖标准。 【缺点】 ：分支-谓词（判定/条件）覆盖准则的缺点是未考 虑条件的组合情况。从表面来看，它测试了所有条件的取 值。但实际并不是这样。因为一些条件往往掩盖了另一些 条件。对于条