软件测试与质量保障课件：3.ppt

1、白盒测试白盒测试u白盒测试（白盒测试（White Box Testing ）n白盒测试又叫结构测试结构测试，逻辑驱动测试或基于程序本身的测试。 白盒测试白盒测试测试用例测试用例被测程序被测程序源程序源程序分析分析覆盖情况分析覆盖情况分析执行路径执行路径白盒测试主要方法白盒测试主要方法u白盒测试方法白盒测试方法: :u控制流测试控制流测试F逻辑覆盖逻辑覆盖F路径测试路径测试u数据流测试数据流测试u基于程序片的测试基于程序片的测试逻辑覆盖逻辑覆盖语句覆盖语句覆盖判定覆盖判定覆盖条件覆盖条件覆盖判定判定/条件覆盖条件覆盖条件组合覆盖条件组合覆盖路径覆盖路径覆盖路径测试路径测试 u程序环路复杂性程序环

2、路复杂性u基路径测试基路径测试u循环测试循环测试1 控制流图控制流图u控制流图是退化的程序流程图，图控制流图是退化的程序流程图，图中每个处理都退化成一个结点，流中每个处理都退化成一个结点，流线变成连接不同结点的有向弧。线变成连接不同结点的有向弧。u控制流图将程序流程图中结构化构控制流图将程序流程图中结构化构件改用一般有向图的形式表示。件改用一般有向图的形式表示。控制流图控制流图u在控制流图中用圆在控制流图中用圆“”表示节点，表示节点，一个圆代表一条或多条语句。一个圆代表一条或多条语句。u控制流图中的基本元素：控制流图中的基本元素：节点节点边边基本控制流图基本控制流图顺序结构IF选择结构Whil

3、e循环结构Until循环结构Case多分支结构 复合逻辑下的控制流图复合逻辑下的控制流图 a or bx+x-(a)(b)(c)ax+x+x-bu路径覆盖的困难路径覆盖的困难含含5个分支个分支,循环次数循环次数20,从从A到到B的可能路径的可能路径: AB=5 +5 +.+5 +51020121914问题引入问题引入2. 程序环路复杂性程序环路复杂性 u程序的环路复杂性即程序的环路复杂性即McCabe复杂性复杂性度量，简单的定义为控制流图的区度量，简单的定义为控制流图的区域数。域数。u程序环路复杂性又叫圈复杂度。程序环路复杂性又叫圈复杂度。圈复杂度圈复杂度u圈复杂度：是一种为圈复杂度：是一种为

4、程序逻辑复杂性提提供定量测度的软件度量，将该度量用于供定量测度的软件度量，将该度量用于计算程序的计算程序的基本的独立路径数目基本的独立路径数目。u独立路径必须包含一条在定义之前不曾独立路径必须包含一条在定义之前不曾用到的边。用到的边。（每一条新的路径都包含了（每一条新的路径都包含了一条新边）一条新边）例：例：3EDBACFG9187654210R1R5R4R3R2圈复杂度（续）圈复杂度（续）u程序图的圈复杂度计算方法（三种）：程序图的圈复杂度计算方法（三种）：V（G）=e n + 2p；e：边数，：边数，n：节点数，：节点数，p：连接区域数：连接区域数当当p=1时，V（G）= e n + 2；

5、V（G）=P+1；P是图是图G 中判定节点的数量中判定节点的数量程序图中程序图中区域的数量对应于环路的复杂性；对应于环路的复杂性； B D E A C F G McCabe圈数圈数V（G）计算方法：）计算方法：V（G）=e-n+2pe：边数；：边数；n：节点数：节点数 p：连接区域数：连接区域数对于右图：对于右图： V（G）=10-7+2=5为避免混乱，不再说明强连接有向图的计算公式。为避免混乱，不再说明强连接有向图的计算公式。 B D E A C F G B D E A C F G 例：例：123456710100000200100013000110040000010500000106010

6、0000700000006354217基本复杂度讨论基本复杂度讨论McCabe在圈复杂度上的工作在圈复杂度上的工作,在一定意义上在一定意义上,对程对程序设计的改进要大于对测试的改进。序设计的改进要大于对测试的改进。对于结构化程序设计的程序，可以将对于结构化程序设计的程序，可以将if-then-else构造压缩为一个节点。构造压缩为一个节点。而对于非结构化程序，必然增加而对于非结构化程序，必然增加McCabe圈的数圈的数量。量。一般的，一个单元模块的最大复杂度一般的，一个单元模块的最大复杂度V（G） 0) if( Type = = 0) x = y + 2; else if( Type = =

7、1 ) x = y + 5; else x = y + 10; RecordNum - - n请用基本路径法测试右边的程序代码。案例：选择排序案例：选择排序public void select_sort ( int a ) int i, j, k, t, n = a.length; for ( i = 0; in-1; i+ ) k = i; for( j = i + 1; j n; j+ ) if ( aj ak ) k = j; if ( i != k ) t = ak; ak = ai; ai = t; n要求：(1) 计算此程序段的圈复杂度；(2) 用基本路径法给出测试路径；(3) 为

8、各测试路径设计测试用例。4. 循环测试循环测试u问题引入问题引入带有循环的路径覆盖的困难性带有循环的路径覆盖的困难性简化循环的假设简化循环的假设F不进入循环不进入循环F只进入一次循环只进入一次循环循环测试循环测试u循环可以划分为循环可以划分为简单循环简单循环串接循环串接循环嵌套循环嵌套循环非结构循环非结构循环循环结构循环结构简单循环测试简单循环测试u需设计五种测试：需设计五种测试：w零次循环零次循环;w一次循环；一次循环；w两次通过循环；两次通过循环；wm次通过循环，次通过循环，m循环最大次数；循环最大次数；wn-1，n，n+1次通过循环。次通过循环。其中其中n是允许通过循环的最大次数。是允许

9、通过循环的最大次数。嵌套循环测试嵌套循环测试u嵌套循环可按照下面的方法进行测试：嵌套循环可按照下面的方法进行测试：从最内层循环开始，将所有其它层的循环设从最内层循环开始，将所有其它层的循环设置为最小值；置为最小值；对最内层循环使用简单循环的全部测试。对最内层循环使用简单循环的全部测试。由内向外构造下一个循环的测试。测试时保由内向外构造下一个循环的测试。测试时保持所有外层循环的循环变量取最小值，并使持所有外层循环的循环变量取最小值，并使其它嵌套内层循环的循环变量取其它嵌套内层循环的循环变量取“典型典型”值；值；反复进行，直到测试所有的循环。反复进行，直到测试所有的循环。串接循环串接循环u两个或多

10、个简单的循环串接在一起，称为串两个或多个简单的循环串接在一起，称为串接循环。接循环。u如果两个或多个循环毫不相干，则应作为独如果两个或多个循环毫不相干，则应作为独立的简单循环测试。立的简单循环测试。u如果两个循环串接起来，而第一个循环是第如果两个循环串接起来，而第一个循环是第二个循环的初始值，则这两个循环并不是独二个循环的初始值，则这两个循环并不是独立的。如果循环不独立，则推荐使用嵌套循立的。如果循环不独立，则推荐使用嵌套循环的方法进行测试。环的方法进行测试。非结构循环非结构循环u不能测试，尽量重新设计给结构化不能测试，尽量重新设计给结构化的程序结构后再进行测试。的程序结构后再进行测试。 案例

11、：求一组数中的最大值案例：求一组数中的最大值 int max ( int a , int n )int i = 0, j, k;k = i;for ( j = i +1, j ak )k = j;return ak;n假如n等于3，请用循环测试方法进行测试。案例：选择排序案例：选择排序public void select_sort ( int a ) int i, j, k, t, n = a.length; for ( i = 0; in-1; i+ ) k = i; for( j = i + 1; j n; j+ ) if ( aj ak ) k = j; if ( i != k ) t

12、= ak; ak = ai; ai = t; n要求：(1) 计算此程序段的圈复杂度；(2) 用基本路径法给出测试路径；(3) 为各测试路径设计测试用例。5 数据流测试数据流测试u数据流测试数据流测试u数据流定义和使用测试数据流定义和使用测试Program Graph NodesDD-Path NameCase #4first15-8A59B310C411D412E313F314H315I416J317K418L419M320N321G422O323last24567121916171410915132182311182022Triangle Program Graph456712191617

13、1410915132182311182022firstEMJKHCBIFGlastDLNOA指标覆盖描述C0所有语句（语句覆盖）C1所有DD-路径（分支覆盖）C1p所有判断的每种分支（条件判断）C2C1覆盖+循环覆盖CdC1覆盖+DD-路径的所有依赖对偶Cmcc多条件覆盖Cik包含最多K次循环的所有程序路径（通常K=2）Cstart路径具有“统计重要性”的部分C所有可能的执行路径数据流分析数据流分析u程序数据流视角：程序是一个程序元程序数据流视角：程序是一个程序元素对数据访问的过程素对数据访问的过程u数据流关系：数据数据流关系：数据“定义定义使用使用”对对u使用程序图来描述数据定义使用程序图来

14、描述数据定义-使用对使用对u出发点：对数据的不正确处理出发点：对数据的不正确处理数据流测试数据流测试数据流测试数据流测试u数据流测试按照程序中的数据流测试按照程序中的变量定义变量定义和和使用使用的位置的位置来选择程序的测试路径来选择程序的测试路径u数据流测试关注数据流测试关注变量接收值的点变量接收值的点和和使用这使用这些值的点些值的点u一种简单的数据流测试策略是要求覆盖一种简单的数据流测试策略是要求覆盖每每个定义使用路径个定义使用路径一次一次u数据流测试用做路径测试的数据流测试用做路径测试的“真实性检查真实性检查”数据流分析数据流分析定义定义/使用测试使用测试uG(P)：程序图：程序图u构造方

15、式同前，语句片段代表节点，边构造方式同前，语句片段代表节点，边代表节点序列代表节点序列u单入口，单出口，且不允许从某个节点单入口，单出口，且不允许从某个节点到其自身的边到其自身的边uP：程序：程序uV：一组程序变量：一组程序变量数据流分析数据流分析定义定义/ /使用测试使用测试4567121916171410915132182311182022firstEMJKHCBIFGlastDLNOA定义定义/使用测试使用测试u定义1：定义节点节点nG（P）是变量v V的定义节点，记做DEF（v，n），当且仅当变量的值由对应节点n的语句片断处定义。定义节点语句：F输入语句F赋值语句F循环语句和过程调用u

16、定义2：使用节点节点nG（P）是变量v V的使用节点，记做USE（v，n），当且仅当变量v的值在对应节点n的语句片断处使用。使用节点语句：F输出语句输出语句F赋值语句赋值语句F条件语句条件语句F循环控制语句循环控制语句F过程调用过程调用例子例子u变量的定义和使用变量的定义和使用u例例1: a=b;uDEF(1)=a,uUSES(1)=b.u例例2: a=a+b;uDEF(1)=a,uUSES(1)=a, bu定义3：谓词使用、计算使用使用节点USE（v，n）是一个谓词使用（记做P-use），当且仅当语句n是谓词语句；否则，USE（v，n）是计算使用（记做C-use）对应于谓词使用的节点，其外度

17、对应于谓词使用的节点，其外度2对应于计算使用的节点，其外度对应于计算使用的节点，其外度1数据流分析数据流分析定义定义/使用测试使用测试u定义4：定义使用路径定义使用路径（记做定义使用路径（记做du-path）：是）：是PATHS（P）中的路径，使得对某个）中的路径，使得对某个v V，存在定义和使用节点，存在定义和使用节点DEF（v，m）和USE（v，n），使得m和n是该路径的最初和最终节点。数据流分析数据流分析定义定义/使用测试使用测试u定义5：定义清除路径定义清除路径（记做定义清除路径（记做dc-path）：是具）：是具有最初和最终节点有最初和最终节点DEF（v，m）和）和USE（v，n）的

18、）的PATHS（P）中的路）中的路径，径，使得该路径中没有其他节点是v的定义节点。数据流分析数据流分析定义定义/使用测试使用测试u变量的定义和使用变量的定义和使用1 a=5; 2 While(C1) 3 if (C2)4 b=a*a5 a=a-1;6 7 print(a); 8 Print(b);数据流分析数据流分析定义定义/ /使用测试使用测试数据流分析数据流分析定义定义/ /使用测试使用测试覆盖指标覆盖指标u定义定义-使用路径测试覆盖指标使用路径测试覆盖指标数据流指标假设所有程序变量都标识了数据流指标假设所有程序变量都标识了定义节点和使用节点，且关于各变量都定义节点和使用节点，且关于各变量

19、都表示了定义表示了定义-使用路径使用路径T：拥有变量集合：拥有变量集合V的程序的程序P的程序图的程序图G(P)中的一个路径集合中的一个路径集合数据流分析数据流分析定义定义/使用测试使用测试u全定义准则全定义准则集合集合T满足程序满足程序P的全定义准则，当且仅当所的全定义准则，当且仅当所有变量有变量 ，T包含从包含从v的每个定义节点到的每个定义节点到v的的一一个使用个使用的定义清除路径。的定义清除路径。u全使用准则全使用准则集合集合T满足程序满足程序P的全使用准则，当且仅当所的全使用准则，当且仅当所有变量有变量 ，T包含从包含从v的每个定义节点到的每个定义节点到v的的所所有使用以及到所有有使用以

20、及到所有USE(v,n)后续节点后续节点的定义的定义清除路径。清除路径。数据流分析数据流分析定义定义/使用测试使用测试u全谓词使用全谓词使用/部分计算使用准则部分计算使用准则集合集合T满足程序满足程序P的全谓词使用的全谓词使用/部分计算使用准则部分计算使用准则，当且仅当所有变量，当且仅当所有变量，T包含从包含从v的每个定义节点的每个定义节点到到v的的所有谓词使用所有谓词使用的定义清除路径，且若的定义清除路径，且若v的一的一个定义没有谓词使用，则定义清除路径导致至少个定义没有谓词使用，则定义清除路径导致至少一个计算使用。一个计算使用。u全计算使用全计算使用/部分谓词使用准则部分谓词使用准则集合集

21、合T满足程序满足程序P的全计算使用的全计算使用/部分谓词使用准则部分谓词使用准则，当且仅当所有变量，当且仅当所有变量，T包含从包含从v的每个定义节点的每个定义节点到到v的的所有计算使用所有计算使用的定义清除路径，且若的定义清除路径，且若v的一的一个定义没有计算使用，则定义清除路径导致至少个定义没有计算使用，则定义清除路径导致至少一个谓词使用。一个谓词使用。数据流分析数据流分析定义定义/使用测试使用测试u全定义全定义-使用路径准则使用路径准则集合集合T满足程序满足程序P的全定义的全定义-使用路径准则，使用路径准则，当且仅当所有变量当且仅当所有变量 ，T包含从包含从v的每个定义的每个定义节点到节点

22、到v的的所有使用所有使用，以及到所有，以及到所有USE(v,n)后续节点的定义清除路径，且这些路径要后续节点的定义清除路径，且这些路径要么有一次的环经过，要么没有环路。么有一次的环经过，要么没有环路。数据流分析数据流分析定义定义/使用测试使用测试其他白盒测试方法其他白盒测试方法n程序插装n程序变异程序插装测试程序插装测试u借助被测程序中插入操作来实现测借助被测程序中插入操作来实现测试目的试目的u类似于调试程序时在程序中插入一类似于调试程序时在程序中插入一些打印语句或加断点些打印语句或加断点u了解程序执行过程中的一些动态特了解程序执行过程中的一些动态特性性u测试覆盖率、执行次数、断言等测试覆盖率

23、、执行次数、断言等程序变异测试程序变异测试u错误驱动测试，针对某种类型的特错误驱动测试，针对某种类型的特定程序错误定程序错误u产生变异因子，即程序转换规则产生变异因子，即程序转换规则u转换后的程序语法正确，语义不一转换后的程序语法正确，语义不一致致分析和比较分析和比较u问题：问题：黑盒测试：漏洞和冗余，而且不能被发黑盒测试：漏洞和冗余，而且不能被发现。现。白盒测试的基路径测试方法：白盒测试的基路径测试方法：用有向图用有向图表示代码和程序路径公式化表示代码和程序路径公式化，掩盖了代，掩盖了代码中的重要信息，即可行路径和不可行码中的重要信息，即可行路径和不可行路径的区别。路径的区别。白盒测试工具白

24、盒测试工具uJava语言：语言：Junit，uC+：CppUnit、VisualUnit等等u内存资源泄漏检查：内存资源泄漏检查：Rational的的Purify等；等；u代码覆盖率检查：代码覆盖率检查：Rational的的Purecoverage，Telelogic公司的公司的logiscope,Macabe公司的公司的Macabe等；等；u开源覆盖率测试软件开源覆盖率测试软件gCov、Coverlipse等；等；基于经验的有效方法练习：练习：NextDate public void nextday( ) switch( this.month) case 1,3, 5, 7, 8, 10:

25、if( this.day = 31) this.month = this.month + 1; this.day = 1; else this.day = this.day + 1; break; case 4, 6, 9,11: if( this.day = 30) this.month = this.month + 1; this.day = 1; else this.day = this.day + 1; break; case 12: if( this.day = 31) this.month = 1; this.day = 1; this.year = this.year + 1; else this.day = this.day + 1; break; case 2: if( this.isleap() if(this.day = 29) this.day = 1; this.month = 3; else this.day = this.day + 1; else if(this.day = 28) this.day = 1; this.month = 3; else this.day = this.day + 1; break;