白盒测试之理论篇

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1、白盒测试之理论篇,制作人：李娟 2012-09-04,为什么做白盒测试？,这个问题比较复杂，我们先从一个比喻开始讲起。假设有一台的面包机，从上面倒入面粉与水，开动机器后从下面出来的就是烤好了的面包，这个机器的功能比较单一，接口很清晰，输入是面粉与水，输出是面包。现在假定这个面包机多年未用，内部都生锈了，现在要清洗它，类似于我们开发的软件，软件有Bug，那得通过测试来清理。那如何更快速的清洗这台面包机呢？有两种洗法，一是拿水从上往下灌，这是系统测试的方法。另一种是拆开来洗，拆开机器后，拿抺布沾点清洁剂，把各零件的坑坑槽槽擦洗一遍，然后组装回来，再用水从上往下冲一遍，拆开来洗是白盒方法，组装回来用

2、水冲是黑盒方式，相当于白盒测试之后再追加一次系统测试。无疑，上面第二种方法是正确的，我们的前提是：清洗多年未用的面包机，铁锈够多，如果洗不干净，造出的面包都是致癌物质。当然，清洗面包机还只能算简单劳动，清理软件中的Bug要复杂得多，一个if语句有两条分支，一个while循环判断也是两条分支，还有break、continue、return等，想想看，一个1万行规模的软件能有多少个分支！一个分支就是一条坑坑槽槽，而且软件Bug还具备动态特性，不是静止的明摆在哪儿。所以，软件的白盒测试不可或缺，因为遗留Bug的影响很大，就像面包机没洗净留铁锈会致癌，还因为软件系统远比面包机复杂，不拆开来怎么能洗干净

3、！,课程内容,1、白盒测试的概念、特点2、白盒测试的目的3、白盒测试的原则4、白盒测试的依据5、白盒测试的类别6、白盒测试的流程7、白盒测试的策略8、白盒测试方法,1.1 白盒测试的概念,白盒测试（White Box Testing），按照程序内部的结构、逻辑驱动测试程序，通过测试来检测产品内部动作是否按照设计说明书的规定正常进行，检验程序中的每条路径是否都能按预定要求正确工作。 白盒测试的对象主要是源程序。是指用代码内部的分支、路径、条件，使程序设计的控制结构导出测试用例。 白盒测试是一个与黑盒测试相对的概念，是指测试者针对可见代码进行的一种测试。白盒测试通常再划分为单元测试、集成测试两大类

4、，但依据不同的流程，对白盒测试细分的标准也不尽一致，比如在IBM的IPD流程之下，白盒测试可能划分为如下几类：模块单元测试、模块集成测试、模块系统测试、渐增Build集成测试、系统集成测试等。而在XP实践中，单元测试与集成测试之间的界限并不明显，统称为渐增迭代测试。,1.2 白盒测试的特点,白盒法特点：以程序的内部逻辑为基础设计测试用例，所以又称为逻辑覆盖法。应用白盒法时，手头必须有程序的规格说明以及程序清单。白盒法考虑的是测试用例对程序内部逻辑的覆盖程度。 最彻底的白盒法是覆盖程序中的每一条路径，但是由于 程序中一般含有循环，所以路径的数目极大，要执行每 一条路径是不可能的，只能希望覆盖的程

5、度尽可能高些。,2 白盒测试的目的,保证一个模块中的所有独立路径至少被执行一次； 对所有的逻辑值均需要测试真、假两个分支； 在上下边界及可操作范围内运行所有循环； 检查内部数据结构以确保其有效性。 提高代码的质量达到软件产品中要求的可靠性、安全性；,3 白盒测试的原则,白盒测试的原则有4点： 1）保证一个模块中所有路径至少被测试一次； 2）所有逻辑值都要测试真和假两种情况； 3）检查程序的内部数据结构是否有效； 4）检查上、下边界及可操作范围内运行所有循环。,4 白盒测试依据,软件需求报告； 软件需求规格说明； 程序设计文档； 软件界面设计； 编码规范； 开发命名标准。,5 白盒测试的类别,白

6、盒测试的类别具体分为8大类： 1） 软件公用问题的测试； 2） 语言测试； 3） SQL语句测试； 4） 数据类型测试； 5） 界面测试； 6） 数值对象测试； 7） 业务对象测试； 8） 数据管理对象测试。,白盒测试的流程分为界面对象和业务对象两种方式。 界面对象测试 界面对象测试的流程如图2-1所示。,图2-1界面对象的流程图,6 白盒测试的流程,(2) 业务对象流程测试 业务对象测试的流程如图2-2所示。,6 白盒测试的流程,图2-2 业务对象测试的流程图,7 白盒测试策略,桌前检查（Desk Check） 同行评审（Peer Review） 代码走查（Walkthrough） 静态分析

7、（static analyse） 单元测试（Unit Testing） 白盒测试综合策略 （1）测试中，尽量先用自动化工具来进行静态结构分析； （2）测试中建议先从静态测试开始，如：静态结构分析、代码走查和静态质量度量，然后进行动态测试，如：覆盖率测试； （3）利用静态分析的结果作为依据，再使用代码检查和动态测试的方式对静态分析结果进行进一步确认，提高测试效率及准确性； （4）覆盖率测试是白盒测试中的重要手段，在测试报告中可以作为量化指标的依据，对于软件的重点模块，应使用多种覆盖率标准衡量代码的覆盖率； （5）在不同的测试阶段，测试的侧重点是不同的。,8 白盒测试方法,静态测试代码检查法静态结

8、构分析法 动态测试 逻辑测试 语句覆盖 判定覆盖 条件覆盖 判定-条件覆盖 条件组合测试 路径测试 白盒测试的其它方法 条件测试 数据流测试 循环测试 域测试 Z路径测试,8.1 静态测试,8.1.1 代码检查法8.1.2 静态结构分析法代码检查方式 桌面检查 由程序员检查自已编写的程序 在程序通过编译之后，对源码进行分析检查 代码审查 由若干程序员和测试员组成审查小组 通过阅读、讨论、争议来对程序文档进行静态分析 走查 由若干程序员和测试员组成审查小组， 审查第一步：材料下发每个人，各自认真阅读、研究 审查第二步：集中开会，大家根据预先设计好的测试用例， 模拟运行程序，记录程序踪迹，供分析讨

9、论之用,8.1.1 代码检查法,代码检查的主要项目 变量交叉引用表 标号交叉引用表 子程序、宏、函数 等价性检查 常量检查 标准检查 风格检查 比较控制流 程序的规格说明,8.1.1 代码检查法,代码检查的规则（可以参照编码规范）,8.1.2 静态结构分析法,使用静态结构分析工具分析程序源代码的内部结构 系统结构 数据结构 数据接口 内部控制逻辑 可生成的分析文档 函数调用关系图 模块控制流程图 内部文件调用关系图 子程序表 宏和函数参数表,8.2 动态测试,逻辑覆盖法 基本路径覆盖法,逻辑覆盖测试方法通常采用流程图来设计测试用例，它 考察的重点是图中的判定框，因为这些判定通常是与选择结 构有

10、关或是与循环结构有关，是决定程序结构的关键成分。,逻辑覆盖法,路径测试就是设计足够的测试用例，覆盖程序中 每一条可能的程序执行路径至少测试一次，如果程序 中含有循环(在程序图中表现为环)则每个循环至少执 行一次。,路径测试法,逻辑覆盖测试的5种标准,20,图示如下：,8.2.1 语句覆盖,语句覆盖”是一个比较弱的测试标准， 它的含义是：选择足够的测试用例，使得程序 中每个语句至少都能被执行一次。为使程序中 每个语句至少执行一次，只需设计一个能通过 路径ace的例子就可以了，例如选择输入数据为：A=2，B=0，X=3 就可达到“语句覆盖”标准。从上例可看出，语句覆盖实际上是很弱的， 如果第一个条

11、件语句中的AND错误地编写成OR， 上面的测试用例是不能发现这个错误的； 又如第三个条件语句中X1误写成X0,这个测 试用例也不能暴露它，此外，沿着路径abd执行 时，X的值应该保持不变，如果这一方面有错 误，上述测试数据也不能发现它们。,语句覆盖,8.2.1 分支覆盖,A=3，B=0，X=1 (沿路径acd执行) A=2，B=1，X=3 (沿路径abe执行),比“语句覆盖”稍强的覆盖标准是“分支覆盖” 含义是：执行足够的测试用例，使得程序中的每一个分支至少都通过一次。对例1的程序，如果设计两个例子，使它们能通过路径ace和abd，或者通过路径acd和abe，就可达到“判定覆盖”标准，为此，可

12、以选择输入数据为： A=3，B=0，X=1 (沿路径acd执行)； A=2，B=1，X=3(沿路径abe执行) 程序中含有判定的语句包括if-then-else、do-until、case、do-while等，所以“分支覆盖”更一般的含义是：使得每一个分支获得每一种可能的结果。 “分支覆盖”比“语句覆盖”严格，因为如果每个分支都执行过了，则每个语句也就执行过了。但是，“分支覆盖”还是很不够的，例如例1两个测试用例未能检查沿着路径abd执行时，X的值是否保持不变。,8.2.1 条件覆盖,A=2，B=0，X=4 (沿路径ace执行) A=1，B=1，X=1 (沿路径abd执行),一个判定中往往包含

13、了若干个条件， 如例1的程序中，判定(A1) AND (B=0)包含了两个条件： A1以及 B=0，所以可引进一个更强的覆盖标准“条件覆盖”。 “条件覆盖”的含义是：执行足够的测试用例使得判定中的每个条件获得各种可能的结果。例1的程序有四个条件：A1、 B=0、A=2、X1 为了达到“条件覆盖”标准，需要执行足够的测试用例使得在a点有：A1、A1、B=0、B0 等各种结果出现， 以及在b点有： A=2、A2、X1、X1 等各种结果出现。 现在只需设计以下两个测试用例就可满足这一标准： A=2，B=0，X=4 (沿路径ace执行)； A=1，B=1，X=1 (沿路径abd执行)。,8.2.1 条

14、件覆盖,“条件覆盖”通常比“分支覆盖”强，因为它使一个判定中的每一个条件都取到了两个不同的结果，而判定覆盖则不保证这一点。 “条件覆盖”并不包含“分支覆盖”，如对语句IF(A AND B)THEN S 设计测试用例使其满足“条件覆盖“,即使A为真并使B为假,以及使A为假而且B为真,但是它们都未能使语句S得以执行。,条件覆盖,如对例2设计了下面的测试用例，则虽然满足了条件覆盖，但只覆盖了第一个条件的取假分支和第二个条件的取真分支，不满足分支覆盖的要求。,8.2.1 分支/条件覆盖,针对上面的问题引出了另一种覆盖标准“分支 条件覆盖”，它的含义是：执行足够的测试用例，使得分支中每个条件取到各种可能

15、的值，并使每个分支取到各种可能的结果。 对例1的程序，前面的两个例子 A=2，B=0，X=4 (沿ace路) A=1，B=1，X=1 (沿abd路径) 是满足这一标准的。,分支/条件覆盖,对例2，根据定义只需设计以下两个测试用例便可以覆盖8个条件值以及4个判断分支。,8.2.1 分支/条件覆盖,分支/条件覆盖从表面来看，它测试了所有条件的取值，但是实际上某些条件掩盖了另一些条件。 例如对于条件表达式(x3)&(z3）为假则一 般的编译器不在判断是否z5）来说，若x=4测试结果为真，就认 为表达式的结果为真，这时不再检查（y5）条件了。 因此，采用分支/条件覆盖，逻辑表达式中的错误不一 定能够查

16、出来了。,8.2.2 基本路径测试法,基本路径测试法是在程序控制流图的基础上，通过分析控制构造的环路复 杂性，导出基本可执行路径集合，从而设计测试用例的方法。设计出的测试用 例要保证在测试中程序的每个可执行语句至少执行一次。 基本路径测试法的重点内容如下： 程序的控制流图：描述程序控制流的一种图示方法。 程序环形复杂度：McCabe复杂性度量。从程序的环路复杂性可导出程序 基本路径集合中的独立路径条数，这是确定程序中每个可执行语句至少执行一 次所必须的测试用例数目的上界。 基本路径测试方法包括以下4个步骤： 画出程序的控制流图。 计算程序的环形复杂度，导出程序基本路径集中的独立路径条数，这是确

17、定 程序中每个可执行语句至少执行一次所必须的测试用例数目的上界。 导出基本路径集，确定程序的独立路径。 根据中的独立路径，设计测试用例的输入数据和预期输出。,8.2.2 基本路径测试法,1 程序控制流图 程序控制流图（可简称流图）是对程序流程图进行简化后得到的，它突出表示程序控制流的结构。 程序控制流图是描述程序控制流的一种方式。 控制流图图形符号：图形符号：圆圈代表一个结点， 表示一个或多个无分支的语句或源程序语句； 程序控制流边和点圈定的部分叫做区域。当对区域计数时，图形外的一个部分也应记为一个区域； 判断语句中的条件为复合条件时，即条件表达式由一个或多个逻辑运算符连接的逻辑表达式 （a and b），则需要改变复合条件的判断为一系列只有单个条件的嵌套的判断。 基本路径测试方法是在控制流图的基础上，通过分析控制结构的环形复杂度，导出执行路径的基本 集，再从该基本集设计测试用例。,