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第4章 白盒测试及其用例的设计 4.1 白盒测试方法 4.2 白盒测试的基本概念 4.3 覆盖测试 4.4 路径测试 4.5 最少测试用例数计算 本章教学目标 理论环节 学习理解白盒测试方法的基本概念 学习理解白盒测试的覆盖理论 学习掌握白盒测试的路径表达 学习掌握白盒测试的基本路径测试法 实践环节 通过案例运用学习掌握覆盖问题的解决方法 运用基本路径测试方法进行实际程序测试 4.1 白盒测试方法 为什么要进行白盒测试？ 如果所有软件错误的根源都可以追溯到某个唯一原因，那么问题就简单了。然而，事实上一个bug 常常是由多个因素共同导致的，如下图所示。 白盒测试方法（续） 白盒测试也称结构测试或逻辑驱动测试，是针对被测单元内部是如何进行工作的测试。它根据程序的控制结构设计测试用例，主要用于软件或程序验证。 白盒测试法检查程序内部逻辑结构，对所有逻辑路径进行测试，是一种穷举路径的测试方法。但即使每条路径都测试过了，仍然可能存在错误。因为： 穷举路径测试无法检查出程序本身是否违反了设计规范，即程序是否是一个错误的程序。 穷举路径测试不可能查出程序因为遗漏路径而出错。 穷举路径测试发现不了一些与数据相关的错误。 白盒测试方法（续） 采用白盒测试方法必须遵循以下几条原则，才能达到测试的目的： 保证一个模块中的所有独立路径至少被测试一次。 所有逻辑值均需测试真 (true) 和假 (false) 两种情况。 检查程序的内部数据结构，保证其结构的有效性。 在上下边界及可操作范围内运行所有循环。 白盒测试主要是检查程序的内部结构、逻辑、循环和路径。常用测试用例设计方法有： 逻辑覆盖法（逻辑驱动测试） 基本路径测试方法 4.2 白盒测试的基本概念 4.2.1 控制流图 控制流图（可简称流图）是对程序流程图进行简化后得到的，它可以更加突出的表示程序控制流的结构。 控制流图中包括两种图形符号：节点和控制流线。 节点由带标号的圆圈表示，可代表一个或多个语句、一个处理框序列和一个条件判定框（假设不包含复合条件）。 控制流线由带箭头的弧或线表示，可称为边。它代表程序中的控制流。 对于复合条件，则可将其分解为多个单个条件，并映射成控制流图。 常见结构的控制流图 4.2.2 环形复杂度 环形复杂度也称为圈复杂度，它是一种为程序逻辑复杂度提供定量尺度的软件度量。 环形复杂度的应用——可以将环形复杂度用于基本路径方法，它可以提供：程序基本集的独立路径数量；确保所有语句至少执行一次的测试数量的上界。 独立路径是指程序中至少引入了一个新的处理语句集合或一个新条件的程序通路。采用流图的术语，即独立路径必须至少包含一条在本次定义路径之前不曾用过的边。 测试可以被设计为基本路径集的执行过程，但基本路径集通常并不唯一。 计算环形复杂度的方法 环形复杂度以图论为基础，为我们提供了非常有用的软件度量。可用如下三种方法之一来计算环形复杂度： 控制流图中区域的数量对应于环形复杂度。 给定控制流图G的环形复杂度—V(G)，定义为 V(G) = E-N+2 其中，E是控制流图中边的数量，N是控制流图中的节点数量。 给定控制流图G的环形复杂度—V(G)，也可定义为 V(G) = P+1 其中，P是控制流图G中判定节点的数量。 4.2.3 图矩阵 图矩阵是控制流图的矩阵表示形式。 图矩阵是一个方形矩阵，其维数等于控制流图的节点数。矩阵中的每列和每行都对应于标识的节点，矩阵元素对应于节点间的边。 通常，控制流图中的结点用数字标识，边则用字母标识。如果在控制流图中从第 i 个结点到第 j 个结点有一个标识为 x 的边相连接，则在对应图矩阵的第 i 行第 j 列有一个非空的元素 x 。 习题 根据左图给出的程序流程图，完成以下要求： （1）画出相应的控制流图。 （2）计算环形复杂度。 （3）给出相应的图矩阵。 （4）找出程序的独立路径集合。 4.3 覆盖测试 4.3.1 测试覆盖率 测试覆盖率：用于确定测试所执行到的覆盖项的百分比。其中的覆盖项是指作为测试基础的一个入口或属性，比如语句、分支、条件等。 测试覆盖率可以表示出测试的充分性，在测试分析报告中可以作为量化指标的依据，测试覆盖率越高效果越好。但覆盖率不是目标，只是一种手段。 测试覆盖率包括功能点覆盖率和结构覆盖率： 功能点覆盖率大致用于表示软件已经实现的功能与软件需要实现的功能之间的比例关系。 结构覆盖率包括语句覆盖率、分支覆盖率、循环覆盖率、路径覆盖率等等。 4.3.2 逻辑覆盖法 根据覆盖目标的不同，逻辑覆盖又可分为语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、组合覆盖和路径覆盖。 语句覆盖：选择足够多的测试用