單元測試用例設(shè)計(jì)

TOC\o"1-3"\h\z\u6427一、概述 將被測對象的每個(gè)實(shí)現(xiàn)都充分了解，根據(jù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)進(jìn)行用例設(shè)計(jì)，需要保證每個(gè)獨(dú)立路徑都完成用例覆蓋，而常規(guī)的對每個(gè)獨(dú)立路徑進(jìn)行真假驗(yàn)證。三、單元測試范圍單元測試范圍的重點(diǎn)包括兩個(gè)方面：1.測試代碼實(shí)現(xiàn)的功能，這個(gè)可以通過需求文檔進(jìn)行整理，然后調(diào)整每個(gè)功能點(diǎn)的顆粒度，盡量可以和開發(fā)實(shí)現(xiàn)的被測單元進(jìn)行對應(yīng)，入口文檔包括需求文檔、設(shè)計(jì)文檔；2.外部接口和底層實(shí)現(xiàn)。常見測試用例設(shè)計(jì)方法及舉例4.1用于語句覆蓋的基路徑法

基路徑法保證設(shè)計(jì)出的測試用例，使程序的每一個(gè)可執(zhí)行語句至少執(zhí)行一次，即實(shí)現(xiàn)語句覆蓋?；窂椒ㄊ抢碚撆c應(yīng)用脫節(jié)的典型，基本上沒有應(yīng)用價(jià)值，讀者稍作了解即可，不必理解和掌握?；窂椒ú襟E如下：

1）畫出程序的控制流圖

控制流圖是描述程序控制流的一種圖示方法，主要由結(jié)點(diǎn)和邊構(gòu)成，邊代表控制流的方向，節(jié)點(diǎn)代表控制流的匯聚處，邊和結(jié)點(diǎn)圈定的空間叫做區(qū)域，下面是控制流圖的基本元素：以下代碼：voidSort(intiRecordNum,intiType){

intx=0;

inty=0;

while(iRecordNum-->0)

{

if(0==iType)

{

x=y+2;

break;

}

elseif(1==iType)

{

x=y+10;

}

else

{

x=y+20;

}

}}可以畫出以下控制流圖：

2）計(jì)算程序環(huán)路復(fù)雜度環(huán)路復(fù)雜度V(G)可用以下3種方法求得：(1)環(huán)路復(fù)雜度等于控制流圖中的區(qū)域數(shù)；上圖中，有4個(gè)區(qū)域，V(G)=4。(2)設(shè)E為控制流圖的邊數(shù)，N為結(jié)點(diǎn)數(shù)，則環(huán)路復(fù)雜度為E－N＋2；上圖中，V(G)=10(邊)–8(結(jié)點(diǎn))+2=4。(3)設(shè)P為控制流圖中的判定結(jié)點(diǎn)數(shù)，環(huán)路復(fù)雜度為P＋1。上圖中：V(G)=3(判定結(jié)點(diǎn))+1=4。環(huán)路復(fù)雜度是獨(dú)立路徑數(shù)的上界，也就是需要的測試用例數(shù)的上界。

3）導(dǎo)出基本路徑集

基本路徑數(shù)等于V(G)。根據(jù)上面的計(jì)算方法，可得出需要的基本路徑數(shù)為4。路徑就是從程序的入口到出口的可能路線，基本路徑要求每條路徑至少包含一條新的邊，直到所有的邊都被包含。需要提醒的是：基路徑法和路徑覆蓋是兩回事，用于設(shè)計(jì)用例的基路徑數(shù)一般小于全部路徑數(shù)，即基本路徑集不是惟一的。基路徑法完成的是語句覆蓋，而不是路徑覆蓋。下面選擇四條基本路徑：路徑1：1-11路徑2：1-2-3-4-5-1-11路徑3：1-2-3-6-8-9-10-1-11路徑4：1-2-3-6-7-9-10-1-11

4)設(shè)計(jì)用例根據(jù)上面的路徑，可以設(shè)計(jì)出以下用例：路徑1：1-11用例1：iRecordNum=0路徑2：1-2-3-4-5-1-11用例2：iRecordNum=1,iType=0路徑3：1-2-3-6-8-9-10-1-11用例3：iRecordNum=1,iType=1路徑4：1-2-3-6-7-9-10-1-11用例4：iRecordNum=1,iType=2

從上述步驟可以看出，基路徑法工作量巨大，如果用于五十行左右的函數(shù)，將耗費(fèi)大量的時(shí)間，而五十行代碼的函數(shù)實(shí)在是太普通了。這種成本巨高的方法，其測試效果如何呢？測試效果完全與成本不匹配，首先，基路徑法完成的只是代碼覆蓋，這是最低級別的覆蓋，其次，整個(gè)設(shè)計(jì)過程都是依據(jù)已經(jīng)存在的代碼來進(jìn)行的，沒有考慮程序的設(shè)計(jì)功能，是典型的“跟著代碼走”，不足是顯而易見的。綜上所述，基路徑法沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

4.2用于MC/DC的真值表法設(shè)計(jì)用于MC/DC的用例，可以先將條件值的所有可能組合列出表格，然后從中選擇用例，稱為真值表法。例如判定A||(B&&C)，條件組合如下表：

ABC判定結(jié)果組合1TTTT組合2TTFT組合3TFTT組合4TFFT組合5FTTT組合6FTFF組合7FFTF組合8FFFF為了使A獨(dú)立影響判定結(jié)果，選擇B和C相同，判定結(jié)果相反，且A相反的組合：組合2和6；為了使B獨(dú)立影響判定結(jié)果，選擇A和C相同，判定結(jié)果相反，且B相反的組合：組合5和7；為了使C獨(dú)立影響判定結(jié)果，選擇A和B相同，判定結(jié)果相反，且C相反的組合：組合5和6。因此，組合2、5、6、7符合MC/DC要求。符合MC/DC要求的用例集不是惟一的。為了提高效率，可以使用工具來生成真值表和找出符合要求的組合，有些商業(yè)工具具有這種功能。自行開發(fā)難度也不大，下面提出開發(fā)MC/DC用例設(shè)計(jì)小工具的思路，有興趣的讀者可以嘗試一下：1）用一個(gè)簡單的詞法和語法分析器解析判定表達(dá)式，計(jì)算條件數(shù)量；2）生成真值表；3）用一個(gè)邏輯表達(dá)式計(jì)算器，針對每個(gè)條件C，掃描真值表，找出符合以下要求的組合：除條件C外，其他條件取值相同；將條件C的真值和假值分別代入判定表達(dá)式，判定的計(jì)算結(jié)果相反。4）針對找出的組合，設(shè)計(jì)兩個(gè)用例，條件C分別取真和假。需要注意的是，判定中可能存在完全相同的條件，例如：(A==0||B==1)&&C==2||(A==0&&D==3)針對A==0設(shè)計(jì)MC/DC用例時(shí)，前一個(gè)A==0取反，后一個(gè)A==0也會跟著取反，如果后一個(gè)A==0視為其他條件，則不能實(shí)現(xiàn)MC/DC覆蓋，因此，計(jì)算判定值時(shí)，兩個(gè)A==0應(yīng)視為同一個(gè)條件。

4.3邊界值法

邊界值法假定錯(cuò)誤最有可能出現(xiàn)在區(qū)間之間的邊界，一般對邊界值本身，及邊界值的兩邊都需設(shè)計(jì)測試用例。如下函數(shù)：//參數(shù)age表示年齡intfunc(intage){

intret=0;

//…dosomething

returnret;}

參數(shù)age表示一個(gè)人的年齡，假設(shè)有效的取值范圍是0-200，那么，用邊界值法可以得出以下用例(省略輸出)：用例1：age=-1；用例2：age=0；用例3：age=1；用例4：age=199；用例5：age=200；用例6：age=201；通常，程序?qū)斎脒€會分段處理，例如，年齡在10以下，為兒童，需要特別照顧；年齡在60歲以上，為退休老人，不能安排工作，那么，10和60是內(nèi)部邊界，也要設(shè)計(jì)測試用例：用例7：age=9；用例8：age=10；用例9：age=11；用例10：age=59；用例11：age=60；用例12：age=61；邊界值法需要了解數(shù)據(jù)所代表的實(shí)際意義，此外對于枚舉類型等非標(biāo)量數(shù)據(jù)不適用。邊界值法對于復(fù)雜的軟件項(xiàng)目來說，適用范圍有限。4.4等價(jià)類法

先從代碼編寫的思路說起。程序員編寫一個(gè)函數(shù)的代碼，會如何做呢？

首先，了解代碼功能。程序的功能是什么？無非就是：有哪些輸入？執(zhí)行什么操作或計(jì)算？產(chǎn)生什么輸出？

然后，將功能細(xì)化，形成一個(gè)或多個(gè)功能點(diǎn)。一個(gè)功能點(diǎn)就是一類輸入及其處理。什么叫“一類”輸入？程序可能有無數(shù)輸入，但代碼并不需要用無數(shù)個(gè)判定來對每個(gè)輸入分別做處理，只需將輸入分類，需要做相同處理的輸入歸于一類，這就是“等價(jià)類”。從編程角度來說，“等價(jià)類”是指計(jì)算或操作過程的“等價(jià)”，一個(gè)等價(jià)類就是處理過程完全相同的輸入的集合。程序中通常用判定來識別分類，一個(gè)判定就是一次分類，嵌套的判定則會造成分類數(shù)量的翻番。

所以，函數(shù)代碼編寫的核心思維就是等價(jià)類劃分和處理。一個(gè)函數(shù)要完全正確，關(guān)鍵是等價(jià)類的劃分要正確完整，且每個(gè)等價(jià)類的處理正確。

舉個(gè)例子，現(xiàn)在要編寫一個(gè)函數(shù)，將字符串左邊的空格刪除。函數(shù)原形如下：char*strtrml(char*str);功能：將str左邊空格刪除，并返回str本身。功能點(diǎn)：1.左邊有空格：刪除；(正常輸入)2.左邊無空格：不作處理；(正常輸入)3.全部是空格：全部刪除；(正常輸入)

4.空串：不作處理；(邊界輸入)5.空指針：直接返回。(非法輸入)

不一定需要針對每個(gè)功能點(diǎn)分別寫代碼，因?yàn)槌绦蛑械膇f、for、while等語句本身具有“如果不符合條件就跳過”的含義，所以很多功能點(diǎn)是可以共用代碼的，例如，前4個(gè)功能點(diǎn)只需要相同的代碼，不過，編程時(shí)對功能點(diǎn)的考慮還是要全面。

既然函數(shù)沒有錯(cuò)誤的關(guān)鍵是等價(jià)類劃分正確完整且處理正確，那么測試時(shí)，只要把輸入的等價(jià)類都列出來，并設(shè)定正確的預(yù)期輸出，進(jìn)行測試就行了。

這就是通常說的“等價(jià)類”法，從測試角度來說的“等價(jià)”，是指測試效果上的等價(jià)，即同類中一個(gè)數(shù)據(jù)測試通過，可以肯定其他數(shù)據(jù)也會測試通過。

用例設(shè)計(jì)的首要工作是設(shè)定輸入。輸入有哪些呢？要從正常輸入、邊界輸入、非法輸入三方面考慮，每方面進(jìn)一步劃分形成等價(jià)類，即要考慮：有哪些正常輸入？有哪些邊界輸入？有哪些非法輸入？多個(gè)輸入時(shí)，例如有多個(gè)參數(shù)，首先把各個(gè)參數(shù)的等價(jià)類列出來，然后要考慮參數(shù)之間是否存在特殊的組合關(guān)系。例如下面的函數(shù)：//計(jì)算某年某月某日是星期幾，參數(shù)分別表示年月日intDate(intyear,intmonth,intday);用例如下表(假設(shè)year的有效范圍是1-9999)：輸入正常值邊界值非法值組合Year2000（閏年）2009（非閏年）19999010000閏年和非閏年要保證都和2月組合；

2月要和28、29、30日組合；

小月要和30、31日組合；

大月要和31、32日組合month2（短月）

3（大月）

4（小月）112013Day10（普通）

28（非閏年二月）29（閏年二月）30（小月）131032

用例的輸出是比較容易被輕視的工作，但是，沒有充分且正確的預(yù)期輸出，用例基本上沒有意義，就像醫(yī)生要求病人做一大堆檢查，卻不看檢查結(jié)果一樣。預(yù)期輸出要根據(jù)程序的設(shè)計(jì)功能確定正確的值。一個(gè)用例的預(yù)期輸出可能有多個(gè)。

等價(jià)類法是與程序的基本特性“對數(shù)據(jù)分類處理”相匹配的方法。對于一個(gè)函數(shù)來說，如果對數(shù)據(jù)的分類正確且完整，每一個(gè)分類處理正確，那么，程序就沒有問題。同樣，測試時(shí)，只要依據(jù)設(shè)計(jì)功能，找出所有等價(jià)類，那么，用例就是完整的。所以，用例的完整性，本質(zhì)上是指等價(jià)類是否劃分正確且完整，每一類的正確輸出是否均依據(jù)設(shè)計(jì)功能正確設(shè)定。

使用了等價(jià)類法后，是否需要使用其他方法呢？

等價(jià)類法從“有哪些正常輸入？有哪些邊界輸入？有哪些非法輸入？”三個(gè)方面來考慮等價(jià)類，因此，邊界值法是等價(jià)類法的一部分。

常見的用例設(shè)計(jì)方法中還有正交法和錯(cuò)誤推測法。正交法考慮數(shù)據(jù)的組合，實(shí)際上，如果程序?qū)斎霐?shù)據(jù)的組合需要判斷處理，也是一種等價(jià)類劃分，但正交法會產(chǎn)生大量的多余組合，且可能缺少必要的組合，因此不推薦采用正交法，應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)際意義自行組合。單獨(dú)從錯(cuò)誤推測角度去設(shè)計(jì)用例未免太不可靠，但錯(cuò)誤推測法可以作為檢查等價(jià)類是否完整的一種思路，即用等價(jià)類法設(shè)計(jì)用例后，可以考慮哪些輸入比較容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，以檢查是否遺漏，這只是一種檢查思路，也包含在等價(jià)類法之中?？傊?，用例設(shè)計(jì)只需使用等價(jià)類法，但可以從多種角度檢查等價(jià)類的完整性。4.5循環(huán)測試法在程序中多循環(huán)判斷是，我們一樣需要重點(diǎn)關(guān)注，根據(jù)循環(huán)的重量級進(jìn)行。例如一個(gè)簡單循環(huán)判斷：如下圖4-5,有如下幾個(gè)分支需要覆蓋：1、跳過整個(gè)循環(huán)：不進(jìn)入循環(huán)流程2、僅有一次進(jìn)入循環(huán)：需要進(jìn)行數(shù)據(jù)構(gòu)造，能夠讓循環(huán)運(yùn)行一次3、n次進(jìn)入循環(huán)（n為循環(huán)的最大次數(shù)）不難看出，通過上述分支的覆蓋，就可以驗(yàn)證循環(huán)的功能以及循環(huán)設(shè)置的邊界是否生效，不會出現(xiàn)循環(huán)沒有控制好，導(dǎo)致實(shí)際使用的時(shí)候會多進(jìn)行一次或者少進(jìn)行一次循環(huán)的情況。圖4-54.6錯(cuò)誤推測法錯(cuò)誤猜測大多源于經(jīng)驗(yàn)，需要從邊界值分析等其他技術(shù)獲得幫助。這種技術(shù)猜測特定軟件類型可能發(fā)生的錯(cuò)誤類型，并且設(shè)計(jì)測試用例查出這些錯(cuò)誤。對有經(jīng)驗(yàn)的工程師來講，錯(cuò)誤猜測有時(shí)是唯一最有效發(fā)現(xiàn)bug的測試設(shè)計(jì)方法。為了最好的利用現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)，可以列出一個(gè)錯(cuò)誤類型的檢查列表，幫助猜測錯(cuò)誤可能發(fā)生在單元中的位置，提高錯(cuò)誤猜測的有效性。五、相關(guān)注意事項(xiàng)5.1獨(dú)立性單元測試用例在設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的過程中，需要保持良好的獨(dú)立性，確保本測試的數(shù)據(jù)是不需要依賴其他輸出的，這樣減少相互影響。5.2盡量脫離被測代碼的束縛在測試用例設(shè)計(jì)的過程中，尤其是測試用例編寫在代碼編寫完成后進(jìn)行的，一定小心被代碼實(shí)現(xiàn)功能所影響，多考慮異常分支和異常數(shù)據(jù)。5.3面向?qū)ο蟮恼Z言單元測試特點(diǎn)面向?qū)ο蟮恼Z言進(jìn)行單元測試還有一定的特點(diǎn)，對于每一個(gè)類，可能他出現(xiàn)在程序中的情況各不相同，在進(jìn)行測試的時(shí)候，可以結(jié)合上面介紹的方法，根據(jù)內(nèi)部方法相互調(diào)用邏輯，完成測試設(shè)計(jì)。大體劃分兩個(gè)方向，一個(gè)是功能性的，就是類似黑盒的方法，僅僅關(guān)注實(shí)現(xiàn)的功能點(diǎn)是否正確；另一個(gè)就是結(jié)構(gòu)性測試，需要分析類中的方法相互實(shí)現(xiàn)邏輯，進(jìn)行類似白盒測試，確保每個(gè)分支覆蓋。5.4單元測試的命名標(biāo)準(zhǔn)1.單元測試的