【文档说明】软件测试技术第二章白盒测试课件.pptx，共(115)页，1.261 MB，由小橙橙上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-50461.html

以下为本文档部分文字说明：

软件测试技术第2章白盒测试1/116⚫静态白盒测试主要包括代码检查和静态结构分析两种方法。⚫动态白盒测试主要包括程序插桩、逻辑覆盖测试、基本路径测试、循环结构测试等。动态白盒测试方法是白盒测试中发现软件缺陷的主要手段。其中，逻辑覆盖测试和基本路径测试方法是实际工作

中最常用到的两种动态白盒测试技术，2.１对于白盒测试的基本认识2/116白盒测试简介白盒测试一般用来分析程序的内部结构，因此有时也被称为基于程序的测试。白盒测试的前提条件是已知程序的内部工作过程，清楚其语句、变量状态、逻辑结构和执行路径等关键信息，因此也被称为

玻璃盒测试。白盒测试主要是根据程序内部的逻辑结构和相关信息，检验程序中的各条通路是否都能够按设计要求正确工作，从这一意义上来讲，白盒测试又常被称为结构测试或逻辑驱动测试。白盒测试针对的是程序的内部结构和运行过程。白盒测试重视测

试覆盖率的度量，被看做是“基于覆盖的测试”，要求对被测程序的结构能够做到一定程度的覆盖，通过不同类型的覆盖准则来判断测试执行的充分性。3/116白盒测试的基本原则⚫保证程序模块中的所有独立路径都至少被使用一次；⚫保证程序中的所有逻辑值都能测试True

和False两种情况；⚫在循环的边界和运行的界限内执行循环体；⚫测试程序内部数据结构的有效性以及完成边界数据取值情况下的测试。4/116穷举路径测试示例开始结束循环次数≤305/116白盒测试的缺点白盒测试方法试图穷举所有

程序路径进行测试，这往往是不可能的。穷举路径测试查不出违反设计规范的错误，不能发现程序中已实现但不是用户所需要的功能，不可能查出程序中因遗漏路径而产生的错误，可能发现不了一些与数据相关的异常错误。尽管白盒测试方法深入程序内部，针对程

序细节的逻辑结构进行测试，对代码的测试比较彻底，但仍然存在着一定的局限性。6/1162.2静态测试根据测试时是否运行源程序，白盒测试可以分为静态测试和动态测试。静态测试方法又主要分为代码检查和静态结构分析等。静态测试就是不实际运行被测试的软件，而只是静态地检查程序代码、界面或文档中可能存在的错误的

过程。7/1162.2.1代码检查法代码检查法主要包括桌面检查、走查和代码审查。主要检查代码的规范性、可读性、结构的合理性、逻辑表达的正确性等内容。代码检查比动态测试更为有效，能快速发现30%~70%的逻辑设

计和编码缺陷，应当在程序编译和动态测试之前进行。最不正式的最正式的临时评审轮查走查互为评审同行评审审查Randomreview,Pass-round,Walkthrough,Peerreview,Inspection8/116表2-1桌面检查、走查和代码

审查的对比项目桌面检查走查代码审查准备程序的规格说明、编码规范、错误列表、源代码参加人员事先阅读设计和源代码，准备代表性测试用例需求与设计文档、源代码、编码规范、缺陷检测表、会议计划和流程形式无非正式会议正式会议参加人员程序编写者本人开发组内部人员开发、测试和相关人员主要技术

方法无逻辑运行测试用例缺陷检测表9/116表2-1桌面检查、走查和代码审查的对比（续表）项目桌面检查走查代码审查注意事项注释与编码规范限时、不当场修改代码限时、不当场修改代码生成文档无静态分析错误报告结果报告目标无代码标准规范、无逻辑错误代码标准规范、无逻辑错误优点省时便于项目

组成员交流，共同理解软件产品有计划的对软件产品进行编码质量控制缺点不正式、依赖个人能力、效率低耗时耗时10/1161）桌面检查➢桌面检查是最不正式，也是最省时的静态测试技术。➢桌面检查就是程序员对自己的代码进行一次自我检查，对编码成果进行自我完善。➢由于桌

面检查没有任何约束，依赖程序员个人的经验和技术能力，因此对于大多数人而言，检查效率很低。由编程者本人完成的桌面检查明显违背了软件测试的独立性原则。效果远远逊色于代码走查和代码审查。11/116桌面检查的主要内容：⚫变量和标号的交叉引用表检

查。检查变量的定义和使用以及转向特定位置的标号。⚫子程序、宏、函数检查。⚫等价性检查。检查全部等价变量类型的一致性。⚫常量检查。⚫设计标准检查。检查程序是否违反设计标准。⚫风格检查。12/116⚫控制流检查。⚫选择、激活路径检查。检查每条控制流路径是否都

能被程序激活，达到语句覆盖。⚫规格符合性检查。是否符合程序规格说明以及编码规范。⚫补充文档检查。13/1162）走查➢代码走查的过程是非正式的，一般是在开发组内部进行，通过一个代码走查小组，以会议的方式来检查代码。➢代码走查有利

于项目组人员共同理解项目所涉及的业务信息和具体代码实现过程，交换代码编写思路，帮助开发人员找出程序错误和解决方法。14/116代码审查是一种正式的评审活动，通过正式会议的方式进行，事先一般具有制定好的会议计划和流程，会议中应用预先定义好的标准和检查技

术检查程序和文档，发现软件缺陷，会后形成正式的审查结果报告。3）代码审查主持人作者记录员列席人员内审员技术专业人员用户代表15/116代码审查是一个软件开发过程中必不可少的环节。谷歌前资深软件开发工程师MarkChu-Carroll博士认为，之所以让Google的程序如此优秀的一个重要原

因看起来很简单：代码审查。在Google，没有任何项目的程序源代码可以在没有经过有效的代码审查前就提交到代码库中。MarkChu-Carroll16/116代码审查的作用和注意事项：⚫因知道存在代码审查，编码者编写代码更为规范；⚫代码审查

能传播知识，使模块编写者之外的审查者也能熟悉程序的设计和架构；⚫确保程序作者自己写出的代码是正确的；⚫不应过于匆忙的完成代码审查；⚫需要遵循严格的编码规范。17/1162.2.2静态结构分析法静态结构分析法实际上是通过白盒测试工具辅助进行程序检查的一种方法。在静态结构分

析中，测试人员通过测试工具分析程序的系统结构、数据结构、数据接口、控制逻辑等内部结构，生成函数调用关系图、程序控制流图、内部文件调用关系图、子程序表、宏和函数参数表等各类图表，可以清晰地呈现整个系统的组成结构，方便阅读和理解。通过分析这些图表，测试人员可以快速和有效地发现程序中潜在的错误。18

/116表2-2静态结构分析图表及其作用分类名称内容与作用图函数调用关系图⚫列出所有函数，用连线表示调用关系，展示系统的结构；⚫发现系统是否存在结构缺陷、区分函数的重要程度、确定测试覆盖级别；⚫检查函数的调用关系是否正确；⚫是否存在递归调用；⚫函数的调用层次是否过深；⚫检查

是否存在孤立而未被调用的函数；⚫确定函数调用频度，重点检查被频繁调用的函数。模块控制流图⚫由结点和边组成，每个结点代表一条或多条语句，边表示控制流；⚫能够直观地反映一个模块的内部逻辑结构。19表2-2静态结构分析图表及其作用（续表）

分类名称内容与作用表标号交叉引用表⚫列出所有模块中用到的标号；⚫标号的属性，包括已说明、未说明、已使用、未使用；⚫模块以外的全局标号、计算标号。变量交叉引用表⚫展示所有变量的定义和引用情况；⚫变量的属性，包括是否已说明、是否已使用、

类型、是否属于公共变量、全局变量等。子程序（宏、函数）引用表列出所有子程序、宏和函数的属性，包括类型、是否已定义、是否已引用、引用次数、输入输出参数的数量、顺序和类型。等价表列出在等价语句或等值语句中出现的全局变量和标号。常数表列出所有数字和字符常数。20/116借助图表，可以完成如下静态错误

分析：⚫数据类型和单位分析。⚫引用分析。找出变量引用错误，例如：变量赋值以前被引用或赋值后未被引用。⚫表达式分析。发现表达式中不正确地使用括号、数据下标越界等错误。⚫接口分析。检查模块之间接口的一致性和模块与外部数据库之间接口的一致性。212.3程序插桩定义：是在保证被测程序原有

逻辑完整性的基础上在程序中插入一些语句，这些语句被称为“探针”、“探测器”或“探测点”，其本质就是进行信息采集的代码段。测试人员常常借助程序插桩的方法来收集程序动态运行行为，一些与运行环境相关的程序行为只能通过程序插桩的方法来收集

，静态程序分析无法完成这样的工作。通过程序插桩技术，能够获取各种程序信息，是对程序进行白盒测试的一种有效手段。22图2-3计算最大公约数函数的程序插桩过程开始C(1)=C(1)+1结束YX=X-YX!=YC(2)=C(2

)+1C(4)=C(4)+1C(3)=C(3)+1X>YC(6)=C(6)+1C(5)=C(5)+1Y=Y-XReturnXNYNintGet_GCD(intX,intY){while(X!=Y){if(X>Y)X=X-Y;elseY=Y-X;}retur

nX;}23图2-3是一个计算两个整数的最大公约数函数的程序插桩示例，左边是函数源程序，右边是程序的流程图。虚线框代表在源程序中插入的一些探针语句，用于记录语句执行的次数，是一些计数器，可以用数组的方式实现。C(1)用于记录函数被调用的次数，C(2)用于记录循环执行的次数，C(3)

是函数出口计数器，C(4)~C(5)是主要程序分支上的计数器。24插桩注意事项:（1）需要探测哪些信息:这需要根据具体的测试目标来决定。（2）在什么位置设置探测点⚫程序的第一个可执行语句之前，用于判断该程

序是否被执行。⚫有标号的可执行语句之前。⚫for、while、dountil等循环语句处。⚫if、then、else等条件分支语句处。⚫输入语句之后，用于检验输入数据的正确性。⚫输出语句之前，用于检验将要输出的数据是否正确。

25/116⚫函数、过程等程序调用语句之后，用于判断调用结果是否正确。⚫Return语句之前，判断程序是否正常返回。如果探针设置在return语句之后，那么它将无法被执行。（3）需要设置多少个探测点一般情况下，在没有分支的程序段中只需要在首尾各

设置一个探测点，用于确定程序执行时该段程序是否被覆盖。如果程序中有各种分支控制结构，如各种循环和条件判断分支结构，那么为了插入最少的探测点，需要针对程序的控制结构进行具体的分析。26/116（4）如何在程序的特定位置插入用于判断变量特性的语句程序插桩并不是一个独立的白盒测试方法，一般要和诸如覆盖

测试等方法结合起来使用。在实现程序覆盖测试时，经常需要获得一些特定信息，要想获得这些信息，就需要在被测程序中插入完成相应工作的代码，即运用代码插桩技术。需要注意的是，代码插桩虽然不影响程序的逻辑结构和复杂性，但是会破坏程序的时间特性

。因此，在用程序插桩辅助完成一些性能监视测试工作时，有时需要考虑插桩代码对程序运行效率的影响。27/116逻辑覆盖测试是一种常用的动态白盒测试方法，主要包括语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定-条件覆盖

、条件组合覆盖和路径覆盖。逻辑覆盖是基于程序的内部逻辑结构进行的测试，要求在设计测试用例时，对被测程序的逻辑结构有清晰的了解。2.4逻辑覆盖测试28/116开始结束YA>1andB=0ReturnXA=2orX>1X=X/AX=X+1YNNabcdefloat

js(floatA,floatB,floatX){if(A>1&&B==0)X=X/A;if(A==2||X>1)X=X+1;returnX;}源程序程序流程图图2-4逻辑覆盖测试被测程序及其流程图29在逻辑覆盖测

试中，决定程序分支走向的一个整体布尔型表达式被称为一个判定，取值为True或False。一个判定不考虑其内部是否包含“与”或者“或”等逻辑操作符。上述例程中包含两个判定：•“A>1andB=0”，为方便表达记为P1；•“A=2orX>1”，记为P2。上述例程中只有3个变量，但是却包含4个条件表达式

：•“A>1”，记为C1；•“B=0”，记为C2；•“A=2”，记为C3；•“X>1”，记为C4。302.4.1语句覆盖定义：设计若干个测试用例，使被测程序中的每一条可执行语句至少执行一次。注意事项：为了尽可能减少设计

、实施和维护测试用例的成本，逻辑覆盖测试用例的数量应当越少越好，只要能够满足相应的覆盖标准即可。语句覆盖是最弱的逻辑覆盖标准。运行测试用例（A=2，B=0，X=3），虽然能够执行所有语句，但是不能覆盖所有的判定分支。因此

，语句覆盖只针对程序中显式存在的语句，而无法测试隐藏的条件和可能的逻辑分支。312.4.2判定覆盖判定覆盖又称为分支覆盖，是指设计若干个测试用例，使被测程序中的每个判定的取真分支和取假分支至少被执行一次，即每个判定的真假值均被满足。32/116测试用例P1P2执行路径A=2

，B=0，X=4TTa-c-b-e-dA=3，B=1，X=1FFa-b-d表2-3判定覆盖测试用例对于上述被测程序，设计如表2-3所示的判定覆盖测试用例，使程序执行路径“a-c-b-e-d”和“a-b-d”。这样，判定P1和P2的真假分支就都能被

执行到。33/116表2-4判定覆盖测试用例测试用例P1P2执行路径A=3，B=0，X=1TFa-c-b-dA=2，B=1，X=3FTa-b-e-d设计如表2-4所示的测试用例，使程序执行路径“a-c-b-d”和“a-

b-e-d”。这样，判定P1和P2的真假分支也同样都能被执行到。34➢注意程序中包含两种类型的判定语句。一种是双值判定语句，其取值或者是True或者是False。另一种是多值判定语句。因此，判定覆盖更一般的含义是设计测试用例

，使每一个分支获得每一种可能的结果。➢判定覆盖比语句覆盖具有更好的测试充分性。由于可执行语句要不就在判定的真分支，要不就在假分支上。所以，只要满足了判定覆盖标准的测试用例就一定满足语句覆盖标准，反之则不然。➢判

定覆盖的测试充分性仍然很弱，它只是判断整个判定表达式的最终取值结果，而不考虑表达式中每个条件的取值情况，因此必然会漏检一些条件错误。判定表达式往往由多个条件组合而成，某个条件的取值结果可能会掩盖其它条件的取值结果情况。35/1162.4.3条

件覆盖定义：条件覆盖是指，设计足够多的测试用例，使每个判定中的每个条件的真假取值都至少被满足一次。上述程序中的4个条件C1~C4中每一个都有真假两种取值可能，分别为：⚫C1取真值（即A>1）记为T1，取假值

（即A≤1）记为F1；⚫C2取真值（即B=0）记为T2，取假值（即B≠0）记为F2；⚫C3取真值（即A=2）记为T3，取假值（即A≠2）记为F3；⚫C4取真值（即X>1）记为T4，取假值（即X≤1）记为F4。36/116表2-5条件覆盖测试用例测试用例C1C2C3C4P1P2执行

路径A=2，B=0，X=4T1T2T3T4TTa-c-b-e-dA=1，B=1，X=1F1F2F3F4FFa-b-d条件覆盖一般比判定覆盖要强，因为其更为细节地考虑了判定表达式中每个条件的取值情况。需要注意的是，虽然表2-5的测试用例

也同时满足了判定覆盖标准，但是满足条件覆盖标准的测试用例并不能总是保证满足判定覆盖标准。这是由于，条件覆盖只考虑每个条件都取得真假两种值，而不考虑所有的判定结果取值情况。37/116表2-6条件覆盖测试用例测试用例C1C2C3C4P1P2执行路径A=2，B=0，X=1T1T2T3F4TTa

-c-b-e-dA=1，B=1，X=4F1F2F3T4FTa-b-e-d表2-6的测试用例满足了条件覆盖标准，但是由于判定P2只有取真值一种情况，其False分支未被执行，因此不满足判定覆盖标准。38/116定义：由判定覆盖和条件覆盖可知，条件覆盖不一定

包含判定覆盖，反之亦然。因此，就需要一种能将两者结合起来的逻辑覆盖标准，这就是判定-条件覆盖，也称为分支-条件覆盖或条件判定组合覆盖。基本思想：设计足够多的测试用例，使被测程序中每个判定的每个条件的可能取值至少被执行一次，并且每个

可能的判定结果也至少被执行一次。2.4.4判定-条件覆盖39注意：判定-条件覆盖并不一定能够查出逻辑表达式中的所有错误。从测试充分性上来看，满足判定-条件覆盖就一定能够满足条件覆盖、判定覆盖和语句覆盖。40定义：条件组合覆盖是指，设计足够多的测试用例，使被测程

序中每个判定的所有可能的条件取值组合至少被执行一次。条件组合覆盖与条件覆盖的区别是：仅要求每个条件都能有真假两种取值结果，而且要求这些结果的所有可能组合都至少出现一次。2.4.5条件组合覆盖41表2-7条

件取值组合情况组合编号1234条件取值组合T1，T2T1，F2F1，T2F1，F2表2-7条件取值组合情况（续表）组合编号5678条件取值组合T3，T4T3，F4F3，T4F3，F442注意：➢条件取值组合只针对同一个判定表达式

内存在多个条件的情况，将这些条件的取值进行笛卡尔乘积组合；➢不同判定表达式内的条件取值之间无需组合；➢对于单条件的判定表达式，只需要满足自己的所有取值即可。根据表2-7的条件取值组合情况，可以设计表2-8所示的条件组合覆盖测试用例。43表2-8条件组合覆盖测试用例测试用例C

1C2C3C4覆盖条件组合P1P2执行路径A=2，B=0，X=4T1T2T3T41,5TTa-c-b-e-dA=2，B=1，X=1T1F2T3F42,6FTa-b-e-dA=1，B=0，X=2F1T2F3T43,

7FTa-b-e-dA=1，B=1，X=1F1F2F3F44,8FFa-b-d44条件组合覆盖是一种很强的覆盖标准，能够有效地测试各种条件取值组合是否正确。但是，条件组合覆盖也线性地增加了测试用例的数量，提高了测试用例设计、实施和维护的成本。即便如此，条件组合覆盖

仍然可能漏测部分程序可执行路径，测试还不够充分。45例：被测程序中有4条可执行路径，分别为：•路径1：a-c-b-e-d；•路径2：a-b-d；•路径3：a-c-b-d；•路径4：a-b-e-d。而表2-8的测试用例“执行路径”项中只有3条执行路径，路径“a-b-e

-d”是重复的，漏测了可执行路径“a-c-b-d”。462.4.6路径覆盖定义：路径覆盖就是设计足够多的测试用例，使被测程序的每条可执行路径都至少执行一次。例：被测程序中有4条可执行路径，因此表2-9所示路径覆盖测试用例由4条测试用例构成。47测试用例C1C2C3C4P1P2执

行路径A=2，B=0，X=3T1T2T3T4TTa-c-b-e-dA=1，B=1，X=1F1F2F3F4FFa-b-dA=3，B=0，X=3T1T2F3F4TFa-c-b-dA=2，B=1，X=1T1F2T3F4FTa-b-e-d表2-9路径覆盖测试用例48/116

路径覆盖测试的特点：➢路径覆盖是经常使用的覆盖测试方法，相比于其它逻辑覆盖方法，它的测试覆盖率最大。➢路径覆盖不一定能保证条件组合覆盖。例如上面的测试用例中，“F1，T2”和“F3，T4”两种条件取值组

合情况就未能覆盖到。➢路径覆盖也不一定能保证条件覆盖。➢由于路径覆盖必然经历所有判定的各个分支，因此路径覆盖能够完全包容判定覆盖和语句覆盖。49/116注意：随着代码复杂度的增加，程序可执行路径的数量可能呈指数级增长。如果被测程序中

包含循环结构，随着循环嵌套层次和循环次数的增加，程序可执行路径数可能达到天文数字。这种情况下，一般通过下一小节的Z路径覆盖方法进行测试。50/116小结通过以上6种逻辑覆盖测试方法的讲解我们会发现，没有十全十美的覆盖

测试方法，每一种方法都有其优点和局限性。在实际测试用例设计过程中，需要根据实际情况将几种逻辑覆盖测试方法配合使用，以达到最高的覆盖率。实际工作中，语句覆盖、判定覆盖和路径覆盖使用的最多，一般有如下要求：⚫语句覆盖率：100%；⚫判定覆盖率：85以上；⚫路径

覆盖率：80%以上51基于对上述6种逻辑覆盖方法测试充分性的分析，可以将它们之间的强弱关系用图2-5表示。语句覆盖判定覆盖条件覆盖判定-条件覆盖条件组合覆盖路径覆盖图2-56种逻辑覆盖测试的强弱关系522.4.7Z路径覆盖Z路径覆盖是一种简

化循环意义下的路径覆盖测试方法。Z路径覆盖舍掉了路径覆盖的一些次要因素，对循环机制进行了简化。通过限制循环的次数，最大化的减少了路径的数量，使得覆盖这些有限的路径成为可能。无论循环的形式和循环体实际执行的次数如何，在Z路

径覆盖测试中，只考虑执行循环体一次和零次两种情况，即只考虑执行时进入循环体一次和跳过循环体这两种情况。53(a)(b)(c)图2-6循环结构简化成选择结构54图2-6（a）和图2-6（b）是两种典型的循环结构。前者先做判断，循环体只考虑执行一次或不执行，其效果与图2-

6（c）是一样的。后者先执行循环体，也只考虑执行一次，然后再经判断转出，其效果与图2-6（c）中只执行选择结构右分支一样。经过Z路径覆盖方法对循环结构进行简化后，程序中只存在顺序结构和分支结构，其所包含的路径数一般是有限的，因此可以做到

对这些路径的覆盖。55/1162.4.8路径覆盖最少测试用例数计算通过程序盒图（也称为N-S图）对一种计算路径覆盖最少测试用例数的方法进行说明。(a)顺序(c)多分支选择(b)选择(e)直到型循环(d)当型循环A1A2An……P值1值2值nDo-UntilPSDo-W

hilePSABPFTAB图2-7由盒图表示的程序基本逻辑结构56/116图2-7中包含了3种程序的基本逻辑结构：顺序、选择和循环。➢一个顺序结构无论语句多少，只有一条可执行路径；➢一个If-Then-Else型选择结构包含两条可执行路径；➢一个多分支Cas

e型选择结构的可执行路径数量由它的分支数量决定。对于循环型结构来讲，，我们只需要清楚包含选择结构的程序的可执行路径数量计算方法即可。57CDP2FTABP1FT图2-8两个串行的选择结构如图2-8所示，程序包含4条可执行路径，分别经过语句（

块）AC、AD、BC和BD。因此，最少的路径覆盖测试用例数为4。实际上，这样的计算结果是根据“串行分层相乘”的方法计算出来的。图2-8的程序盒图可以分为上下两层，上层的P1选择结构包含2条路径，下层P2选择结构包含2条

路径，将它们相乘就得到计算结果4。对于盒图选择结构中并行的语句（块），如A和B，C和D，将它们的数量相加就可以得到该并行层次的路径数。58P1P2P3P4P5P6P7P8P9分层线1分层线2路径数5路径数3路径数3路径数16图2-9复杂结构程序盒图示例59

图2-9的盒图中包含两组串行的选择结构：P1与P8，P2与P6，分别以分层线1和2标识。P8所包含的嵌套选择结构路径数为3，将它与P1所包含的路径数相乘即可得到最终路径数。P2所包含的嵌套选择结构路径数为5，P6所包含

的嵌套选择结构路径数为3，二者相乘得到P1的右分支路径数为5×3=15。P1的左分支是一个简单路径，结合右分支计算结果可知，P1所包含的嵌套选择结构路径数为15+1=16。因此，结合P8路径数计算结果可知，该程序的可执行路径总数为16×3=48。也就是说，最

少需要48个测试用例才能保证完成该程序的路径覆盖测试。602.5循环结构测试在上面一个小节中，我们讲解了几种主要的逻辑覆盖测试方法，这些方法主要是针对程序选择结构的测试方法。当碰到循环结构时，都进行了大幅度的简化，将循环

结构转化为选择结构进行测试。但是，当程序中包含比较复杂的循环结构或者循环结构中的程序计算很容易出错时，就需要对其进行更为全面和深入的测试。61/116(a)简单循环（当型循环）(b)简单循环（直到型循环）(c)嵌套循

环(d)串接循环YNYNYNYNYNYN(e)不规则循环YNYN图2-104种典型的循环结构形式62/116循环结构一般有如图2-10所示的4种形式：简单循环、嵌套循环、串接循环和不规则循环。其中，不

规则循环无法进行测试，需要对循环结构进行重新设计，使之成为结构化的程序后再进行测试。63/116（1）简单循环对简单循环进行测试时，需要考虑循环的次数以及循环边界值和接近边界值的情况。假定循环的最大次数为n，一般需要设计如下几种测试用例。⚫零次循环：从循环入口直接跳到

循环出口。⚫一次循环：只有一次通过循环，用于查找可能的循环初始值错误。⚫两次循环：两次通过循环。⚫m次循环：m次通过循环，其中m<n，也就是在n次循环中找一个中间值，用于查找在多次循环时才可能暴露的错误。64⚫n-1次循环：比最大循环次数

少一次的循环。⚫n次循环：用最大循环次数执行循环。⚫n+1次循环：比最大循环次数多一次通过循环。⚫测试中，我们还需要关注以下几个问题：⚫循环变量的初值是否正确。⚫循环变量的最大值是否正确。⚫循环变量的增量是否正确。⚫何时退出循环

。65/116intSample_Loop(){inti=1;intSum=0;while(i<=10){Sum=Sum+i;i=i+1;}returnSum;}例：给定程序示例的测试用例如表2-10所示66测试内容测试用例备注整个跳过循环i=110

次通过循环只有一次通过循环i=10两次通过循环i=9m次通过循环，其中m<10i=56次通过循环n-1次通过循环i=29次通过循环n次通过循环i=110次通过循环n+1次通过循环i=011次通过循环表2-10简单循环测试用例67（2）嵌套循环如果将简单循环的测试方法用于测试嵌

套循环，随着嵌套层数的增加，测试用例数就会呈指数级增长。针对这个问题，一般采用如下嵌套循环测试方法：⚫从最内层循环开始，将所有其它层的循环设置为最小值。⚫对最内层循环使用简单循环测试。测试时，保持所有外层循环的循环变量是

最小值。另外，对越界值和非法值增加其它测试。68/116⚫由内向外逐层外推，对其外面一层循环进行测试。测试时，其它的外层循环变量取最小值，所有其它嵌套内循环的循环变量取“典型”值。⚫反复进行，直到所有各层循环测试完毕。⚫对全

部各层循环，同时取最小循环次数和最大循环次数进行测试。69/1162.6基本测试路径定义：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。设计出的测试用例需要保证被测程序的每一条可执行语句至少被执行一次。70/116基本路径测

试法步骤：（1）以详细设计或源代码为基础，绘制程序控制流图；（2）根据程序控制流图，计算程序环路复杂度；（3）确定独立路径的集合；（4）生成测试用例。71/1162.6.1程序控制流图与环路复杂度程序控制流图简称流图

，本质上是一种“退化”了的程序流程图，用于突出表示程序的控制结构。流图只呈现程序的控制流程，完全不表现具体的语句以及选择或循环的具体条件。72/116选择结构顺序结构当型循环结构直到型循环结构多分支选择结构程序控制流图的基本形式73/116控制流图

是一种有向图，由结点和边构成，其含义分别为：（1）结点：用圆表示。一个结点代表一条或多条顺序执行的语句。程序流程图中的一个顺序的处理框序列和一个菱形判定框，可以映射成流图中的一个结点。（2）边：用箭头线表示。边代表控制流，一条边必须终止于一个结点，即使这个结点并不代表任何语句。74/116

当我们将常见的程序流程图转化为控制流图时，需要注意以下两点：⚫在选择或者是多分支结构中，分支的汇聚处应当添加一个汇聚结点，即使是该处并没有实际的可执行语句也应如此，这样可以使控制结构表现地更为完整和清晰。⚫由边和结点围成的面积称为区域。当计

算区域总数时，图形外未被围起来的那个区域也要记为一个区域。75/116(b)控制流图(a)程序流程图12,311109874,56边结点R1R2R3R4区域921开始345687结束1011图2-12（a）是一个程序的流程图，可以将其转化为图2-12（b）所示的控制流图。图2-12程序流程图转

化为控制流图76/116根据程序控制流图，可以定量度量程序的复杂程度，度量结果称为程序的环路复杂度、环形复杂度或圈复杂度。流图一般标记为G，其环路复杂度标记为V(G)。一般来讲，一个模块的环路复杂度V(G)≤10。计算环路

复杂度有以下3种方法：（1）控制流图中的区域数等于环路复杂度。（2）V(G)=E-N+2，其中，E是控制流图中边的数量，N是结点的数量。（3）V(G)=P+1，其中，P是控制流图中判定结点的数量。77/116例：通过上述方法计算图2-12（b）程序的环路复杂度：➢有R1~R4共4个区域，环路

复杂度为4。➢E=11，N=9，V(G)=11-9+2=4。➢控制流图中“出度”大于1的结点即为判定结点，也就是说，起始于判定结点，以其作为箭头线尾端的边的数量一定大于1。因此，结点1、（2,3）和6是判定结点，P=3。V(G)=3+1=4。78/116环路复杂度3种计算

方法得到的结果一定是相同的，它们之间可以相互验证。在图2-12（a）中，我们实际上是假设所有菱形框表示的判定内没有复合条件。需要特别注意的是，如果判定包含复合条件，生成控制流图时，应当把复合条件分解为若干个简单条件，每个

简单条件对应流图中的一个结点。图2-13（a）和（b）分别展示了“与”逻辑和“或”逻辑复合条件组合时，控制流图的生成方法。79/116(b)“或”逻辑下的控制流图(a)“与”逻辑下的控制流图FayybIfaandbThenxElseyIf

aorbThenxElseyxFTTTayxbxFFT图2-13复合条件下的控制流图80/1162.6.2独立路径集合独立路径，也称为基本路径，其含义包含以下两点：（1）是一条从起始结点到终止结点的路径。（2）一条独立路径至少包含一条其它独立路径没有包含的边

，也就是说，至少引入了一条新执行语句或一个新判定的程序通路。81/116acedbfg图2-14独立路径集合示例图2-14是一个程序控制流图，其环路复杂度为：⚫V(G)=图中区域数=5。⚫V(G)=E-N+2=10-7+2=5。⚫V(G)=P+1=4+1=5。82/116程序

的环路复杂度计算结果给出了程序独立路径集合中的独立路径条数，这是保证程序中每个可执行语句至少被执行一次所必需的测试用例数量的上限，也就是说，我们只要最多V(G)个测试用例就可以满足基本路径覆盖要求。83/116针对图2

-14的示例，我们可以找出如下5条独立路径，构成独立路径集合：Path1：a-b-c-g。Path2：a-b-c-b-c-g。Path3：a-b-e-f-g。Path4：a-d-e-f-g。Path5：a-d-f-g。如果再找出一条路径Pa

th6=a-b-c-b-e-f-g，我们会发现，在原有5条独立路径的基础上，Path6并没有引入任何新的边。所以，Path6不再是一条新的独立路径。84/116➢一个程序的独立路径集合通常并不是唯一的，例如，将Path2

替换为Path6也可以构成一个新的独立路径集合。➢独立路径集合中的每一条路径都是以起始结点“a”开始，以终止结点“g”结束的。85/1162.6.3基本路径测试用例1intTest(intcount,intflag)2{3inttemp=0;4while(count

>0)5{6if(flag==0)7{8temp=count+100;9break;10}11else12{13if(flag==1)14temp=temp+10;15else16temp=temp+20;17}18count=count-1;19}20retu

rntemp;21}86/116上述程序实现当flag=0时，返回count+100；当flag=1时，返回count*10；flag是其它值时，返回count*20。下面按照基本路径测试法的4个步骤进行说明。（1）画出上述程序的控制流图87/116(b)控制流图(a)程序流程图4

6201816148134开始689131614结束F18TTF203图2-15程序流程图和控制流图88/116图中的数字是源程序中的行号，4、6、13是判定结点。语句3和4顺序执行，合并为结点4；语句8和9顺序执行，合并为结点8。89/116（2）计算

程序环路复杂度由图2-15（b）的程序控制流图可以计算得出：⚫V(G)=图中区域数=4。⚫V(G)=E-N+2=10-8+2=4。⚫V(G)=P+1=3+1=4。程序环路复杂度是4。因此，只要最多4个测试用例就可以达到

基本路径覆盖。90/116（3）确定独立路径集合在程序控制流图中，从起始结点4到终止结点20共有4条独立路径：⚫4-20⚫4-6-8-20⚫4-6-13-14-18-4-20⚫4-6-13-16-18-4-20上面4条独立路径构成的集合已经包括了流图中所有的边。91/116（4

）设计测试用例根据上面得到的4条独立路径可以设计如表2-11所示的4项测试用例。输入数据预期结果独立路径flag=0，或者是flag<0的某一个值temp=04-20count=1，flag=0temp=1014-6-8-20count=1，flag=1temp=104

-6-13-14-18-4-20count=1，flag=2temp=204-6-13-16-18-4-20表2-11基本路径测试用例92/116➢程序的环路复杂度表示的是最多的测试用例个数，是测试用例数量的上界，实际用

例数不一定要达到这个上界。➢测试用例数量越简化，测试的充分性就越低。➢需要根据实际情况来确定测试用例数量简化的程度。注意：93/116开始i=1,n1=n2=0,sum=0Score(i)<>-1ANDn2<50n2=n2+1Score(i)>=0ANDScor

e(i)<=100n1=n1+1,sum=sum+Score(i)i=i+1N1>0Average=sum/n1Average=-1返回FTTF12和345和6789FT111012图2-16包含复合条件的程序流程图94/116图2-16是

一个计算学生平均成绩的程序流程图。该程序最多可以计算50个学生的平平均成绩，以-1作为成绩输入结束标志。程序流程图中，i是学生序号，n1是有效成绩数量，n2是输入的成绩数量，sum是成绩累加值，Score（i）是第i个学生的成

绩，Average是平均成绩。95/116（1）画出程序的控制流图23512101149187696/116（2）计算环路复杂度⚫V(G)=图中区域数=6。⚫V(G)=E-N+2=16-12+2=6。⚫V(G)=P+1=5+1=6。

（3）确定独立路径集合可以确定以下6条独立路径：⚫1-2-9-10-12⚫1-2-9-11-12⚫1-2-3-9-10-12⚫1-2-3-4-5-8-2…⚫1-2-3-4-5-6-8-2…⚫1-2-3-4-5-6-7-8-2…97/116（4）设计测试用例为

每一条独立路径各设计一个测试用例，驱动被测程序沿着该路径至少执行一次。可以设计如表2-12所示的6个测试用例。98/116输入数据预期结果独立路径Score(1)=60，Score(2)=-1n1=1，sum=60，Average=601-2-9-10-12Score(1)=-1Averag

e=-1，其它变量为初值1-2-9-11-12输入多于50个有效分数n1=50，正确的sum和Average值1-2-3-9-10-12Score(1)=-5，Score(2)=70，Score(3)=-1n1=1，sum=70，Average=701-2-3-

4-5-8-2…Score(1)=110，Score(2)=80，Score(3)=-1n1=1，sum=80，Average=801-2-3-4-5-6-8-2…Score(1)=80，Score(2)=90，Score(3)=-1n1=2，sum=170，Average

=851-2-3-4-5-6-7-8-2…表2-12基本路径测试用例99/1162.6.4控制流图矩阵定义：控制流图矩阵是将程序控制流图表达为矩阵的方式。作用：利用控制流图矩阵，可以构造辅助完成路径测试的工具，自动地确定独立路径集合，评估程序的控制结构。原理：控制流图矩阵实际上是一

个有向图的图形矩阵，由行列数相同的方阵构成，行列数即为控制流图中的结点数，每行和每列依次对应一个结点，矩阵元素反映的是结点间的连接关系。如果结点i到结点j之间有一条边，那么矩阵第i行第j列的元素非空。矩阵元素标记为权值1，表示存在一个连接；标记为空或权值0，则表示不存在连接。100/1161111

11111146820181614134201816141386图2-18控制流图矩阵例如，可以将图2-15（b）的控制流图表达为如图2-18所示的控制流图矩阵。从图中可以看出，凡是一行中有大于等于两个元素的结点就一定是判定结点。通过这一特点，可以方便地

确定判定结点的数量，然后计算环路复杂度。101/116对于控制流图矩阵中的元素，除了权值之外，还可以赋予其它属性信息，用于完成对控制结构的一些评估工作。⚫执行连接（边）的概率。⚫执行连接的频率⚫连接的处理时间。⚫执行连接所需的计

算资源（如内存等）。102/1162.6.5基本路径测试法的扩展应用用基本路径测试法对程序进行测试时，路径是指函数代码的某个分支。实际上，将软件系统的某个流程也看做是路径的话，就可以用基本路径分析的方法来设计测试用例。此时，控制流图结点的粒度由语句级扩大到了模块级，而边反映了软件的系统流程。10

3/116采用基本路径测试法测试系统流程有如下优点：⚫在已知系统流程结构的基础上，可以设计出高质量的测试用例，降低了设计难度。⚫在测试时间紧张的情况下，可以完成对系统重点流程的测试，无需完全根据经验来取舍测试内容。104/116应用基本路径测试法对系统流程进行测试时，一般分

为如下3个步骤。（1）将系统运行的流程以控制流图的方式表达出来将系统流程表达为不同功能或模块的执行关系序列，从最常使用的基本流程入手，再考虑次要和异常的流程。通过逐步理解和细化流程，将各个看似孤立的流程关联起来，形成完整的系统控制流图。（2）找出所有的系统流程独立路径并为

每条路径设定优先级路径优先级的设定考虑以下两个因素：⚫路径使用的频率。使用频率越高，则路径优先级越高。⚫路径的重要程度。路径执行失败对系统的影响越大，则优先级越高。105/116将上述两个因素确定的优先级相加就得到了路径的最终优先级。根据路径优先级的排序就可以确定对所有独立路径的测试顺序以及测试的

细致程度。（3）设计测试用例为每条独立路径选取测试数据，形成测试用例。每条路径可以对应多个测试用例，相应的测试输入数据应当充分考虑典型值、边界值和特殊值等情况。106/1162.7其它白盒测试方法（1）域测试程序错误可以分为域错误、计算型错误和丢失路径错误三种。⚫域错误。这种错误也被称为路

径错误。程序的每条执行路径都对应于输入域的一类情况，是程序的一个子计算。如果程序的控制流有错误，那么对于某一特定的输入，程序可能执行的是一条错误路径。⚫计算型错误。属于常见类型的错误，主要是由于赋值语句中的计算错误而导致程序输出结果不正确。⚫丢失路径错

误。由于程序中的某处少了一个判定谓词而造成路径丢失。107/116域测试主要是针对域错误进行的程序测试，是一种基于程序结构的测试方法。“域”在这里是指程序的输入空间，域测试方法是基于对程序输入空间的分析，以及在分析基础上对输入空间进行分割划分，然后选取相应的测试点进行测试。108/116域

测试是一种模块测试的有效方法，但是有两个致命的弱点：一是为了简化分析的目的，域测试对被测程序提出了过多的限制，如要求被测程序不出现数组，分支谓词是不含布尔运算的简单谓词等；二是当程序包含很多路径时，所需的测试点非常多。另外，输入域的分割和划分还涉及多维空间的概念，不易被理解。这些都限制了域测

试方法的实用性，不易被人们所接受。109/116（2）符号测试基本思想：允许测试用例的输入数据是符号值，用以代替具体的数值数据。目的：解决测试点不易选取，所选测试点不能保证具有完全代表性的问题。特点：符号值既

可以是基本符号变量值，也可以是符号变量值的一个表达式。符号测试执行的是代数运算，而普通测试执行的是算数运算。符号测试可以看做是对普通测试的一个自然的扩充。符号测试可以看做是程序测试和程序验证的一个折衷。110符号测试存在的问题：符号测试方法是否能够得到广泛应用的关键在于能否开发出功能更

为强大的程序编译器和解释器，使它们能够处理符号运算。目前，符号测试还存在着分支问题、二义性问题、大程序问题等待解决问题，使其实际应用性受到了一定的限制。111/116（3）程序变异定义：程序变异是一种错误驱动测试，是针对某类特定程序错误进行的测试。分类：程序变异又分为程序强变异和程序弱变异

。程序强变异通过对程序进行微小的改变而生成许多被测程序变异体，而程序弱变异并不实际产生程序变异体，而是分析源程序中易于出错的环节，找出有效的测试数据去执行这些部分。112/116变异测试通过在程序中逐个引入符合语法的变化，把源程序变异为

若干个变异程序，利用相应的测试结果检验测试用例集的错误检测能力，预测源程序存在错误的可能性。程序变异的优点：针对性强、系统测试性强程序变异的缺点：如果运行所有变异因子会成倍提高测试成本113/1162.8白盒测试应用策略白盒测试方法综合应用策略（1）开始

进行白盒测试时，首先应当尽量使用测试工具进行程序静态结构分析。（2）在测试中，建议采用先静态后动态的组合方式。先进行静态结构分析和代码检查，然后再进行覆盖测试。（3）利用静态分析的结果作为依据和引导，再使用代码检查和动态测试

的方式对静态测试分析结果进行进一步确认，使测试工作更为准确和有效。114/116（4）覆盖率测试是白盒测试的重点，是测试报告中可以作为量化指标的依据。一般可以使用基本路径测试法达到语句覆盖的标准，对于重点模块应当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，

白盒测试的应用侧重点也不同。单元测试以代码检查和逻辑覆盖为主，集成测试需要增加静态结构分析等，而系统测试需要根据黑盒测试结果采取相应的白盒测试。115/116