白盒测试方法

一、概述：

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。

二、方法

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：以程序的内部逻辑结构为基础，分为语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定-条件覆盖、条件组合覆盖等。

基本路径测试：在程序控制流程的基础上，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。

 逻辑覆盖 vs. 路径覆盖：

逻辑覆盖：以程序或系统的内部逻辑结构为基础，分为语句覆盖、判定覆盖、判定-条件覆盖、条件组合覆盖等。

基本路径测试：在程序或业务控制流程的基础上，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。

2.1 语句覆盖：

语句覆盖法的基本思想是设计若干测试用例，运行被测程序，使程序中的每个可执行语句至少被执行一次

如果是顺序结构，就是让测试从头执行到尾

如果有分支、条件和循环，需要利用下面的方法，执行足够的测试覆盖全部语句

只需设计一个测试用例:    a=2，b=1，c=6； 即达到了语句覆盖。

【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中无法全面的考虑。语句覆盖是最弱的逻辑覆盖。

2.2 判定覆盖

设计若干用例，运行被测程序，使得程序中每个判断的取真分支和取假分支至少经历一次，即判断真假值均曾被满足。 一个判定往往代表着程序的一个分支，所以判定覆盖也被称为分支覆盖。

a=2，b=1 ，c=6可覆盖判断M的Y分支和判断N的Y分支；

a=-2，b=-1 ，c=-3可覆盖判断M的N分支和判断N的N分支 。   这两组测试用例可覆盖所有判定的真假分支。

a=1，b=1 ，c=-3  可覆盖判断M的Y分支和判断N的N分支 ；

a=1，b=-2 ，c=3可覆盖判断M的N分支和判断N的Y分支 ；   同样的这两组测试用例也可覆盖所有判定的真假分支。

【优点】：判定覆盖具有比语句覆盖更强的测试能力。同样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。

【缺点】：往往大部分的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。

2.3 条件覆盖

设计若干测试用例，执行被测程序以后，要使每个判断中每个条件的可能取值至少满足一次。

判断M表达式: 设条件 a>0 取真 记为 T1           取假 记为  F1  

条件 b>0 取真 记为  T2            取假 记为  F2

判断N表达式: 设条件 a>1 取真 记为 T3             取假 记为 F3  

条件 c>1 取真 记为  T4             取假 记为 F4

它覆盖了判定M的N分支和判断N的Y分支。 

测试用例	覆盖条件	具体取值条件
a=2,b=-1,c=-2	T1, F2, T3, F4	a>0,b<=0, a>1,c<=1
a=-1,b=2,c=3	F1, T2, F3, T4	a<=0,b>0, a<=1,c>1

我们用条件覆盖设计的思想就是让测试用例能覆盖 T1、T2、T3、T4、F1、F2、F3、F4 

【优点】：增加了对条件判定情况的测试，增加了测试路径。

【缺点】：条件覆盖不一定包含判定覆盖。例如，我们刚才设计的用例就没有覆盖判断M的Y分支和判断N的N分支。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。

2.4 判定条件覆盖

判定-条件覆盖是判定和条件覆盖设计方法的交集，即设计足够的测试用例，使得判断条件中的所有条件可能取值至少执行一次，同时，所有判断的可能结果至少执行一次。

测试用例	取值条件	具体取值条件	判定条件	通过路径
输入：a=2，b=1，c=6 输出：a=2，b=1，c=5	T1，T2，T3，T4	a>0，b>0, a>1，c>1	M=.T. N=.T.	P1（1-2-4）
输入：a=-1，b=-2，c=-3 输出：a=-1，b=-2，c=-5	F1，F2，F3，F4	a<=0, b<=0, a<=1, c<=1	M=.F. N=.F.	P4（1-3-5）

按照判定－条件覆盖的要求，我们设计的测试用例要满足如下条件：

1.所有条件可能至少执行一次取值；

2.所有判断的可能结果至少执行一次。 

测试用例	覆盖条件	覆盖判断
a=2,b=1,c=6	T1, T2, T3, T4	M的Y分支和N的Y分支
a=-1,b=-2,c=-3	F1, F2,  F3, F4	M的N分支和N的N分支

 要满足T1、T2、 T3 、T4 F1、 F2 、F3、F4

【优点】 ：能同时满足判定、条件两种覆盖标准。

【缺点】 ：判定/条件覆盖准则的缺点是未考虑条件的组合情况。

2.5 条件组合覆盖

设计足够的测试用例，使得程序中每个判断的所有可能的条件取值组合都至少出现一次。

它与条件覆盖的差别是它不是简单地要求每个条件都出现“真”与“假”两种结果，而是要求让这些结果的所有可能组合都至少出现一次。

按照条件组合覆盖的基本思想，对于前面的例子，我们把每个判断中的所有条件进行组合，设计组合条件如表所示，而我们设计的测试用例就要包括所有的组合条件。

组合编号	覆盖条件取值	判定条件取值	判定-条件组合
1	T1，T2	M=.T.	a>0，b>0，M取真
2	T1，F2	M=.F.	a>0，b<=0，M取假
3	F1，T2	M=.F.	a<=0，b>0，M取假
4	F1，F2	M=.F.	a<=0，b<=0，M取假
5	T3，T4	N=.T.	a>1，c>1，N取真
6	T3，F4	N=.T.	a>1，c<=1，N取真
7	F3，T4	N=.T.	a<=1，c>1，N取真
8	F3，F4	N=.F.	a<=1，c<=1，N取假

测试用例	覆盖条件	覆盖判断	覆盖组合
a=2,b=1,c=6	T1, T2, T3, T4	M取Y分支，Q取Y分支	1，5
a=2,b= -1,c= -2	T1, F2,  T3, F4	M取N分支，Q取Y分支	2，6
a=-1,b=2,c=3	F1, T2,  F3, T4	M取N分支，Q取Y分支	3，7
a= -1,b= -2,c= -3	F1, F2,  F3, F4	M取N分支，Q取N分支	4，8

要满足1、2、3、4、5、6、7、8条件组合

测试用例	覆盖条件	覆盖路径	覆盖组合
输入：a=2，b=1，c=6 输出：a=2，b=1，c=5	T1，T2，T3，T4	P1（1-2-4）	1，5
输入：a=2，b=-1，c=-2 输出：a=2，b=-1，c=-2	T1，F2，T3，F4	P3（1-3-4）	2，6
输入：a=-1，b=2，c=3  输出：a=-1，b=2，c=6	F1，T2，F3，T4	P3（1-3-4）	3，7
输入：a=-1，b=-2，c=-3 输出：a=-1，b=-2，c=-5	F1，F2，F3，F4	P4（1-3-5）	4，8

覆盖了所有组合，但覆盖路径有限，1-2-5 没被覆盖 

【优点】：条件组合覆盖准则满足判定覆盖、条件覆盖和判定/条件覆盖准则。

【缺点】：线性地增加了测试用例的数量。

2.6 路径覆盖

设计所有的测试用例，来覆盖程序中的所有可能的执行路径。

测试用例	覆盖路径	覆盖条件	覆盖组合
输入：a=2，b=1，c=6 输出：a=2，b=1，c=5	P1（1-2-4）	T1，T2，T3，T4	1，5
输入：a=1，b=1，c=-3 输出：a=1，b=1，c=-2	P2（1-2-5）	T1，T2，F3，F4	1，8
输入：a=2，b=-1，c=-2 输出：a=2，b=-1，c=-2	P3（1-3-4）	T1，F2，T3，F4	2，6
输入：a=-1，b=2，c=3  输出：a=-1，b=2，c=6	P3（1-3-4）	F1，T2，F3，T4	3，7
输入：a=-1，b=-2，c=-3 输出：a=-1，b=-2，c=-5	P4（1-3-5）	F1，F2，F3，F4	4，8

测试用例	覆盖组合	覆盖路径
a=2,b=1,c=6	1，5	1-2-4
a=1,b=1,c=-3	1，8	1-2-5
a=-1,b=2,c=3	4，7	1-3-4
a=-1,b=-2,c=-3	4，8	1-3-5

【优点】 ：这种测试方法可以对程序进行彻底的测试，比前面五种的覆盖面都广。

【缺点】 ：需要设计大量、复杂的测试用例，使得工作量呈指数级增长，不见得把所有的条件组合都覆盖。 

 2.7、逻辑覆盖总结

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例，使得程序中的每个可执行语句至少执行一次。

判定覆盖：通过执行足够的测试用例，使得程序中的每个判定至少都获得一次“真”值和“假”值， 也就是使程序中的每个取“真”分支和取“假”分支至少均经历一次，也称为“分支覆盖”。

条件覆盖：设计足够多的测试用例，使得程序中每个判定包含的每个条件的可能取值（真/假）都至少满足一次。

判定/条件覆盖：设计足够多的测试用例，使得程序中每个判定包含的每个条件的所有情况（真/假）至少出现一次，并且每个判定本身的判定结果（真/假）也至少出现一次。    

——满足判定/条件覆盖的测试用例一定同时满足判定覆盖和条件覆盖。

组合覆盖：通过执行足够的测试用例，使得程序中每个判定的所有可能的条件取值组合都至少出现一次。    

——满足组合覆盖的测试用例一定满足判定覆盖、条件覆盖和判定/条件覆盖。

路径覆盖：设计足够多的测试用例，要求覆盖程序中所有可能的路径。

3.基本路径测试

3.1流程

1.依据代码绘制流程图

2.确定流程图的圈复杂度（cyclomatic complexity ）

3.确定线性独立路径的基本集合( basis set )

4.设计测试用例覆盖每条基本路径

3.2 示例：

Path1: 1-2-3-6-7-9-10-1-11

Path2: 1-2-3-6-8-9-10-1-11

Path3: 1-2-3-4-5-10-1-11

Path4: 1-11P

基本路径测试并不是测试所有路径的组合，仅仅保证每条基本路径被执行一次