單元測(cè)試徹底測(cè)試的方法
單元測(cè)試（模塊測(cè)試）是開發(fā)者編寫的一小段代碼，用于檢驗(yàn)被測(cè)代碼的一個(gè)很小的、很明確的功能是否正確。通常而言，一個(gè)單元測(cè)試是用于判斷某個(gè)特定條件（或者場(chǎng)景）下某個(gè)特定函數(shù)的行為。下面我們一起來看，徹底測(cè)試的方法。
1、徹底測(cè)試的可能性
有一種說法是，“測(cè)試總是不徹底的”，對(duì)于軟件整體來說，要做到徹底測(cè)試確實(shí)很難，但對(duì)于局部代碼，則是完全可能的。先說 “理想的徹底測(cè)試”，對(duì)于一段程序，比如一個(gè)函數(shù)，如果它的所有可能輸入都測(cè)試過，并且都沒有錯(cuò)誤，那么可以肯定，這個(gè)函數(shù)是沒有錯(cuò)誤的，這就是 “理想的徹底測(cè)試”。“理想的徹底測(cè)試”是做不到的，有沒有 “現(xiàn)實(shí)的徹底測(cè)試”？有！“現(xiàn)實(shí)的徹底測(cè)試”就是所有的等價(jià)類都經(jīng)過測(cè)試。
先說說等價(jià)類。“類”是指把輸入數(shù)據(jù)分組，“等價(jià)”是指測(cè)試效果上的等價(jià)，“等價(jià)類”就是在一組輸入數(shù)據(jù)中，任取一個(gè)進(jìn)行測(cè)試，如果測(cè)試通過，那么，可以認(rèn)為同組的其他輸入數(shù)據(jù)也可以測(cè)試通過，也就是說，測(cè)試了一個(gè)，就等于測(cè)試了一組。如果把所有的等價(jià)類都找出來進(jìn)行測(cè)試，就相當(dāng)于所有輸入都經(jīng)過測(cè)試，這就是“現(xiàn)實(shí)的徹底測(cè)試”。
對(duì)于一段程序來說，“等價(jià)類”通常是有限的，因此，從理論上來說，對(duì)局部代碼進(jìn)行“現(xiàn)實(shí)的徹底測(cè)試”是完全可能的。
2、等價(jià)類劃分的基本方法
通常從三個(gè)方面考慮程序的輸入：正常輸入，邊界輸入，非法輸入。
正常輸入：例如字符串的Trim函數(shù)，功能是將字符串前后的空格去除，那么正常的輸入可以有四類：前面有空格；后面有空格；前后均有空格；前后均無(wú)空格。
邊界輸入：上例中空字符串可以看作是邊界輸入，如果輸入是一個(gè)指針的話，空指針也算是邊界輸入。再如一個(gè)表示年齡的參數(shù)，它的有效范圍是0-100，那么邊界輸入有兩個(gè)：0和100。
非法輸入：非法輸入是正常取值范圍以外的數(shù)據(jù)，或使代碼不能完成正常功能的輸入，如上例中表示年齡的參數(shù)，小于0或大于100都是非法輸入，再如一個(gè)進(jìn)行文件操作的函數(shù)，非法輸入可能有：文件不存在；目錄不存在；文件正在被其他程序打開；權(quán)限錯(cuò)誤。
一般情況下，只要考慮：有哪些正常輸入？有哪些邊界輸入？有哪些非法輸入？就可以找出大多數(shù)等價(jià)類，例如，一個(gè)函數(shù)，功能是把小寫金額轉(zhuǎn)換成大寫，輸入是小寫數(shù)字，輸出是大寫金額，那么：
正常輸入有：只有整數(shù)，只有小數(shù)，既有整數(shù)又有小數(shù)
邊界輸入有：整數(shù)部分很大，0.0，小數(shù)位數(shù)超過兩位
非法輸入有：空串，非數(shù)字，負(fù)數(shù)
“等價(jià)類”這個(gè)詞是從測(cè)試的角度來說的，從開發(fā)的角度來看，“等價(jià)類”與“功能點(diǎn)”具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，例如，字符串的Trim函數(shù)，功能點(diǎn)有：
如果只有左邊有空格，返回刪除左邊空格后的結(jié)果(等價(jià)類：左邊有空格)；
如果只有右邊有空格，返回刪除右邊空格后的結(jié)果(等價(jià)類：右邊有空格)；
如果兩邊都有空格，返回刪除兩邊空格后的結(jié)果(等價(jià)類：兩邊有空格)；
如果兩邊都沒有空格，返回原串(等價(jià)類：兩邊無(wú)空格)；
如果是空串，直接返回(等價(jià)類：空串)；
如果是空指針，直接返回(等價(jià)類：空指針)；
……
一個(gè)“等價(jià)類”對(duì)應(yīng)程序的一個(gè)“功能點(diǎn)”，如果程序的所有功能點(diǎn)都正確實(shí)現(xiàn)了，那么這個(gè)程序的功能就肯定沒問題。程序員在寫代碼時(shí)肯定要想清楚程序的主要功能點(diǎn)，否則代碼無(wú)從寫起，因此，如果程序員邊編碼邊測(cè)試的話，大部分等價(jià)類都是現(xiàn)成的。如果由測(cè)試部門做單元測(cè)試，測(cè)試部門只能依據(jù)設(shè)計(jì)文檔來測(cè)試，設(shè)計(jì)文檔也會(huì)規(guī)定程序的功能，要不然就無(wú)從測(cè)起，同樣可以說大部分等價(jià)類是現(xiàn)成的。
3、徹底測(cè)試的基本思路
前面說過：如果把所有的等價(jià)類都找出來進(jìn)行測(cè)試，就相當(dāng)于所有輸入都經(jīng)過測(cè)試，這就是“現(xiàn)實(shí)的徹底測(cè)試”。
如何把所有的等價(jià)類都找出來？根據(jù)程序的功能，大部分等價(jià)類都是容易想到的，甚至是現(xiàn)成的，但是，如何衡量是否完整？例如，前面所舉的兩個(gè)例子：刪除字符串兩邊空格的函數(shù)和將金額小寫轉(zhuǎn)大寫的程序，我們可以肯定，等價(jià)類最多也就十幾個(gè)，相當(dāng)有限，但是，已經(jīng)列出的等價(jià)類是完整的嗎？有沒有遺漏的？
要找出所有等價(jià)類，關(guān)鍵是要有衡量完整性的指標(biāo)。等價(jià)類實(shí)際上就是程序的功能點(diǎn)，程序的功能是人為規(guī)定的，很難衡量完整性，但白盒測(cè)試卻很容易衡量完整性，因此，我們可以考慮使用白盒測(cè)試的覆蓋率來衡量測(cè)試完整性。
看一下這個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
- void Func(int* p)
- {
- if(p)
- {
- *p = 0;
- }
- else
- {
- return;
- }
- }
參數(shù)p是一個(gè)指針，測(cè)試時(shí)當(dāng)然要將空指針作為一個(gè)等價(jià)類，如果漏了這個(gè)等價(jià)類，會(huì)怎么樣呢？分支覆蓋會(huì)不完整：else分支未覆蓋。從這個(gè)例子可以看出，未覆蓋的邏輯單位通常對(duì)應(yīng)未測(cè)試的等價(jià)類，因此，白盒覆蓋可以衡量等價(jià)類是否完整。
還是上面的例子，假如程序員完全忘了有空指針這回事，把代碼寫成這樣：
- void Func(int* p)
- {
- *p = 0;
- }
由于判斷p是否為空指針的代碼不存在，白盒覆蓋當(dāng)然不會(huì)提示說“某某代碼或某某分支未覆蓋”，因此，白盒覆蓋不能發(fā)現(xiàn)“程序員未處理某些特殊輸入”這種情形，也就是說，即便達(dá)到了***的白盒覆蓋率，仍然不能保證找出所有等價(jià)類。
程序員會(huì)忘記處理哪些輸入呢？常見的輸入一般是不會(huì)記的，否則程序的起碼功能都未實(shí)現(xiàn)，容易忘記的是一些“偏僻”的輸入，例如，空指針、空字符串、很大的數(shù)、很小的數(shù)、合法取值邊界附近的值等等，從輸入的角度來看，這些特殊值通常跟數(shù)據(jù)類型有關(guān)，從程序的行為來看，這些特殊輸入常常會(huì)導(dǎo)致崩潰、產(chǎn)生異常，或超時(shí)，即具有行為特征，正好是自動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)的，因此，我們可以利用自動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試來捕捉“程序員未處理某些特殊輸入”形成的錯(cuò)誤。
4、徹底測(cè)試方法
基于上一節(jié)的思路，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間摸索和改進(jìn)，我們提出了實(shí)現(xiàn)徹底測(cè)試的“三步法”：
1）根據(jù)代碼的功能，人工設(shè)計(jì)測(cè)試用例進(jìn)行基本功能測(cè)試；
2）統(tǒng)計(jì)白盒覆蓋率，為未覆蓋的白盒單位設(shè)計(jì)測(cè)試用例，實(shí)現(xiàn)完整的白盒覆蓋，比較理想的覆蓋率是實(shí)現(xiàn)100%語(yǔ)句、條件、分支、路徑覆蓋；
3）自動(dòng)生成大量的測(cè)試用例，捕捉“程序員未處理某些特殊輸入”形成的錯(cuò)誤。
第1步的測(cè)試用例通常是現(xiàn)成的，因?yàn)樵敿?xì)設(shè)計(jì)文檔會(huì)規(guī)定程序的基本功能，沒有文檔的，程序員在編程時(shí)也要想清楚程序的功能，這些基本功能就是基本測(cè)試用例；
第2步是在第1步的基礎(chǔ)上，檢查未覆蓋的白盒單位，由于未覆蓋的邏輯單位通常對(duì)應(yīng)未測(cè)試的等價(jià)類，因此第2步可以找出第1步所遺漏的測(cè)試用例；
第3步用自動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試彌補(bǔ)第2步的固有缺陷。
“三步法”盡量避免重復(fù)工作，白盒方法和黑盒方法相結(jié)合，人工方法和自動(dòng)方法相補(bǔ)充，如果第2步的覆蓋率比較理想，那么基本上可以保證找出所有等價(jià)類。在開發(fā)過程允許的限度內(nèi)，“三步法”已接近極限，當(dāng)?shù)闷?ldquo;徹底測(cè)試”四個(gè)字。
5、是否需要其他測(cè)試？
“三步法”使用了人工動(dòng)態(tài)測(cè)試和自動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試，未使用人工靜態(tài)分析和自動(dòng)靜態(tài)分析，要不要再使用這兩種方法呢？這就要看合不合算了，畢竟項(xiàng)目時(shí)間和預(yù)算是有限的。
“三步法”的測(cè)試完整性是***的，讀者可以比較一下，自己參與過的項(xiàng)目，所要求達(dá)到的覆蓋率是怎么樣的？做得比較好的，一般只是要求達(dá)到100%的代碼覆蓋，執(zhí)行中還未必能做到，而“三步法”所要達(dá)到完整性是這樣的：1)100%語(yǔ)句、條件、分支、路徑覆蓋；2)用自動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試捕捉未考慮某些特殊輸入形成的錯(cuò)誤。經(jīng)過這種徹底測(cè)試后，遺留的錯(cuò)誤可以說已經(jīng)極少了。
自動(dòng)靜態(tài)分析只能發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法特征錯(cuò)誤，現(xiàn)代編譯器對(duì)多數(shù)這類錯(cuò)誤會(huì)給出警告，另外，現(xiàn)有的自動(dòng)靜態(tài)分析技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大量的誤報(bào)，在一大堆報(bào)告中去一條一條人工辨別，尋找遺漏的錯(cuò)誤，無(wú)異于“大海描針”。人工靜態(tài)分析也差不多。先做這兩項(xiàng)又怎么樣？顯然也是沒必要的。
為了統(tǒng)一代碼風(fēng)格，可以偶爾抽查代碼，也就是說，可以用人工靜態(tài)方法檢查代碼風(fēng)格和編碼規(guī)范。
原文鏈接：http://www.51testing.com/html/78/n-222978.html
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