??白盒測(cè)試的英文全稱:White-box Testing

???? 白盒測(cè)試(White-box Testing，又稱邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試,結(jié)構(gòu)測(cè)試)是把測(cè)試對(duì)象看作一個(gè)打開(kāi)的盒子。利用白盒測(cè)試法進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，需要測(cè)試軟件產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過(guò)程，不需測(cè)試軟件產(chǎn)品的功能。白盒測(cè)試又稱為結(jié)構(gòu)測(cè)試和邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試。

????? 白盒測(cè)試法的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)有邏輯覆蓋、循環(huán)覆蓋和基本路徑測(cè)試。其中邏輯覆蓋包括語(yǔ)句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定/條件覆蓋、條件組合覆蓋和路徑覆蓋。

????? 六種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)：語(yǔ)句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定/條件覆蓋、條件組合覆蓋和路徑覆蓋發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的能力呈由弱至強(qiáng)的變化。語(yǔ)句覆蓋每條語(yǔ)句至少執(zhí)行一次。判定覆蓋每個(gè)判定的每個(gè)分支至少執(zhí)行一次。條件覆蓋每個(gè)判定的每個(gè)條件應(yīng)取到各種可能的值。判定/條件覆蓋同時(shí)滿足判定覆蓋條件覆蓋。條件組合覆蓋每個(gè)判定中各條件的每一種組合至少出現(xiàn)一次。路徑覆蓋使程序中每一條可能的路徑至少執(zhí)行一次。

　　白盒測(cè)試也稱結(jié)構(gòu)測(cè)試或邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試，它是知道產(chǎn)品內(nèi)部工作過(guò)程，可通過(guò)測(cè)試來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部動(dòng)作是否按照規(guī)格說(shuō)明書(shū)的規(guī)定正常進(jìn)行，按照程序內(nèi)部的結(jié)構(gòu)測(cè)試程序，檢驗(yàn)程序中的每條通路是否都有能按預(yù)定要求正確工作，而不顧它的功能，白盒測(cè)試的主要方法有邏輯驅(qū)動(dòng)、基路測(cè)試等，主要用于軟件驗(yàn)證。

　　"白盒"法全面了解程序內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、對(duì)所有邏輯路徑進(jìn)行測(cè)試。"白盒"法是窮舉路徑測(cè)試。在使用這一方案時(shí)，測(cè)試者必須檢查程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從檢查程序的邏輯著手，得出測(cè)試數(shù)據(jù)。貫穿程序的獨(dú)立路徑數(shù)是天文數(shù)字。但即使每條路徑都測(cè)試了仍然可能有錯(cuò)誤。第一，窮舉路徑測(cè)試決不能查出程序違反了設(shè)計(jì)規(guī)范，即程序本身是個(gè)錯(cuò)誤的程序。第二，窮舉路徑測(cè)試不可能查出程序中因遺漏路徑而出錯(cuò)。第三，窮舉路徑測(cè)試可能發(fā)現(xiàn)不了一些與數(shù)據(jù)相關(guān)的錯(cuò)誤。

如何挑選白盒測(cè)試工具
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????? 白盒測(cè)試目前主要用在具有高可靠性要求的軟件領(lǐng)域，例如：軍工軟件、航天航空軟件、工業(yè)控制軟件等等。白盒測(cè)試工具在選購(gòu)時(shí)應(yīng)當(dāng)主要是對(duì)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的支持、代碼覆蓋的深度、嵌入式軟件的測(cè)試、測(cè)試的可視化等。

　　對(duì)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的支持：白盒測(cè)試工具是對(duì)源代碼進(jìn)行的測(cè)試，測(cè)試的主要內(nèi)容包括詞法分析與語(yǔ)法分析、靜態(tài)錯(cuò)誤分析、動(dòng)態(tài)檢測(cè)等。但是對(duì)于不同的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，測(cè)試工具實(shí)現(xiàn)的方式和內(nèi)容差別是較大的。目前測(cè)試工具主要支持的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言包括：標(biāo)準(zhǔn)C、C＋＋、Visual C＋＋、Java、Visual J＋+等。

　　代碼的覆蓋深度：從覆蓋源程序語(yǔ)句的詳盡程度分析，邏輯覆蓋標(biāo)準(zhǔn)包括以下不同的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)：語(yǔ)句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、條件判定組合覆蓋、多條件覆蓋和修正判定條件覆蓋。

　　·語(yǔ)句覆蓋 為了暴露程序中的錯(cuò)誤，程序中的每條語(yǔ)句至少應(yīng)該執(zhí)行一次。因此語(yǔ)句覆蓋（Statement Coverage）的含義是：選擇足夠多的測(cè)試數(shù)據(jù)，使被測(cè)程序中每條語(yǔ)句至少執(zhí)行一次。語(yǔ)句覆蓋是很弱的邏輯覆蓋。

　　·判定覆蓋 比語(yǔ)句覆蓋稍強(qiáng)的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)是判定覆蓋（Decision Coverage）。判定覆蓋的含義是：設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，使得程序中的每個(gè)判定至少都獲得一次“真值”或“假值”，或者說(shuō)使得程序中的每一個(gè)取“真”分支和取“假”分支至少經(jīng)歷一次，因此判定覆蓋又稱為分支覆蓋。

　　·條件覆蓋 在設(shè)計(jì)程序中，一個(gè)判定語(yǔ)句是由多個(gè)條件組合而成的復(fù)合判定。為了更徹底地實(shí)現(xiàn)邏輯覆蓋，可以采用條件覆蓋（Condition Coverage）的標(biāo)準(zhǔn)。條件覆蓋的含義是：構(gòu)造一組測(cè)試用例，使得每一判定語(yǔ)句中每個(gè)邏輯條件的可能值至少滿足一次。

　　·多條件覆蓋 多條件覆蓋也稱條件組合覆蓋，它的含義是：設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，使得每個(gè)判定中條件的各種可能組合都至少出現(xiàn)一次。顯然滿足多條件覆蓋的測(cè)試用例是一定滿足判定覆蓋、條件覆蓋和條件判定組合覆蓋的。

　　·修正條件判定覆蓋 修正條件判定覆蓋是由歐美的航空/航天制造廠商和使用單位聯(lián)合制定的“航空運(yùn)輸和裝備系統(tǒng)軟件認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)”，目前在國(guó)外的國(guó)防、航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。這個(gè)覆蓋度量需要足夠的測(cè)試用例來(lái)確定各個(gè)條件能夠影響到包含的判定的結(jié)果。它要求滿足兩個(gè)條件：首先，每一個(gè)程序模塊的入口和出口點(diǎn)都要考慮至少要被調(diào)用一次，每個(gè)程序的判定到所有可能的結(jié)果值要至少轉(zhuǎn)換一次；其次，程序的判定被分解為通過(guò)邏輯操作符（and、or）連接的布爾條件，每個(gè)條件對(duì)于判定的結(jié)果值是獨(dú)立的。

　　不同的測(cè)試工具對(duì)于代碼的覆蓋能力也是不同的，通常能夠支持修正條件判定覆蓋的測(cè)試工具價(jià)格是極其昂貴的。

　　嵌入式軟件的測(cè)試：對(duì)于嵌入式軟件的測(cè)試，我們還需要一方面進(jìn)一步考慮測(cè)試工具對(duì)于嵌入式操作系統(tǒng)的支持能力，例如DOS、Vxworks、Neculeus、Linux和Windows CE等；另一方面還需要考慮測(cè)試工具對(duì)于硬件平臺(tái)的支持能力，包括是否支持所有64/32/16位CPU 和 MCU，是否可以支持 PCI/VME/CPCI 總線。

　　測(cè)試的可視化：白盒測(cè)試是工作量巨大并且枯燥的工作，可視化的設(shè)計(jì)對(duì)于測(cè)試來(lái)說(shuō)是十分重要的。在選購(gòu)白盒測(cè)試工具時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮該款測(cè)試工具的可視化是否良好，例如：測(cè)試過(guò)程中是否可以顯示覆蓋率的函數(shù)分布圖和上升趨勢(shì)圖，是否使用不同的顏色區(qū)分已執(zhí)行和未執(zhí)行的代碼段顯示分配內(nèi)存情況實(shí)時(shí)圖表等，這些對(duì)于測(cè)試效率和測(cè)試質(zhì)量的提高是具有很大的作用的。

白盒測(cè)試之基本路徑測(cè)試法

　　白盒測(cè)試的測(cè)試方法有代碼檢查法、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析法、靜態(tài)質(zhì)量度量法、邏輯覆蓋法、基本路徑測(cè)試法、域測(cè)試、符號(hào)測(cè)試、Z路徑覆蓋、程序變異。

　　其中運(yùn)用最為廣泛的是基本路徑測(cè)試法。

　　基本路徑測(cè)試法是在程序控制流圖的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析控制構(gòu)造的環(huán)路復(fù)雜性，導(dǎo)出基本可執(zhí)行路徑集合，從而設(shè)計(jì)測(cè)試用例的方法。

　　設(shè)計(jì)出的測(cè)試用例要保證在測(cè)試中程序的每個(gè)可執(zhí)行語(yǔ)句至少執(zhí)行一次。

　　在程序控制流圖的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析控制構(gòu)造的環(huán)路復(fù)雜性，導(dǎo)出基本可執(zhí)行路徑集合，從而設(shè)計(jì)測(cè)試用例。包括以下4個(gè)步驟和一個(gè)工具方法：

　　1. 程序的控制流圖：描述程序控制流的一種圖示方法。

　　2. 程序圈復(fù)雜度：McCabe復(fù)雜性度量。從程序的環(huán)路復(fù)雜性可導(dǎo)出程序基本路徑集合中的獨(dú)立路徑條數(shù)，這是確定程序中每個(gè)可執(zhí)行語(yǔ)句至少執(zhí)行一次所必須的測(cè)試用例數(shù)目的上界。

　　3. 導(dǎo)出測(cè)試用例：根據(jù)圈復(fù)雜度和程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用例數(shù)據(jù)輸入和預(yù)期結(jié)果。

　　4. 準(zhǔn)備測(cè)試用例：確保基本路徑集中的每一條路徑的執(zhí)行。

　　工具方法：

　　圖形矩陣：是在基本路徑測(cè)試中起輔助作用的軟件工具，利用它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地確定一個(gè)基本路徑集。

　　程序的控制流圖：描述程序控制流的一種圖示方法。

　　圓圈稱為控制流圖的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，表示一個(gè)或多個(gè)無(wú)分支的語(yǔ)句或源程序語(yǔ)句

　　流圖只有二種圖形符號(hào)：

　　圖中的每一個(gè)圓稱為流圖的結(jié)點(diǎn)，代表一條或多條語(yǔ)句。

　　流圖中的箭頭稱為邊或連接，代表控制流

　　任何過(guò)程設(shè)計(jì)都要被翻譯成控制流圖。

　　如何根據(jù)程序流程圖畫(huà)出控制流程圖?

　　在將程序流程圖簡(jiǎn)化成控制流圖時(shí)，應(yīng)注意：

　　在選擇或多分支結(jié)構(gòu)中，分支的匯聚處應(yīng)有一個(gè)匯聚結(jié)點(diǎn)。

　　邊和結(jié)點(diǎn)圈定的區(qū)域叫做區(qū)域，當(dāng)對(duì)區(qū)域計(jì)數(shù)時(shí)，圖形外的區(qū)域也應(yīng)記為一個(gè)區(qū)域。

　　基本路徑測(cè)試法的步驟：

　　第一步：畫(huà)出控制流圖

　　流程圖用來(lái)描述程序控制結(jié)構(gòu)。可將流程圖映射到一個(gè)相應(yīng)的流圖(假設(shè)流程圖的菱形決定框中不包含復(fù)合條件)。在流圖中，每一個(gè)圓，稱為流圖的結(jié)點(diǎn)，代表一個(gè)或多個(gè)語(yǔ)句。一個(gè)處理方框序列和一個(gè)菱形決測(cè)框可被映射為一個(gè)結(jié)點(diǎn)，流圖中的箭頭，稱為邊或連接，代表控制流，類似于流程圖中的箭頭。一條邊必須終止于一個(gè)結(jié)點(diǎn)，即使該結(jié)點(diǎn)并不代表任何語(yǔ)句(例如：if-else-then結(jié)構(gòu))。由邊和結(jié)點(diǎn)限定的范圍稱為區(qū)域。計(jì)算區(qū)域時(shí)應(yīng)包括圖外部的范圍。

　　第二步：計(jì)算圈復(fù)雜度

　　圈復(fù)雜度是一種為程序邏輯復(fù)雜性提供定量測(cè)度的軟件度量，將該度量用于計(jì)算程序的基本的獨(dú)立路徑數(shù)目，為確保所有語(yǔ)句至少執(zhí)行一次的測(cè)試數(shù)量的上界。獨(dú)立路徑必須包含一條在定義之前不曾用到的邊。

　　有以下三種方法計(jì)算圈復(fù)雜度：

　　流圖中區(qū)域的數(shù)量對(duì)應(yīng)于環(huán)型的復(fù)雜性;

　　給定流圖G的圈復(fù)雜度V(G)，定義為V(G)=E-N+2，E是流圖中邊的數(shù)量，N是流圖中結(jié)點(diǎn)的數(shù)量;

　　給定流圖G的圈復(fù)雜度V(G)，定義為V(G)=P+1，P是流圖G中判定結(jié)點(diǎn)的數(shù)量。

　　第三步：導(dǎo)出測(cè)試用例　根據(jù)上面的計(jì)算方法，可得出四個(gè)獨(dú)立的路徑。(一條獨(dú)立路徑是指，和其他的獨(dú)立路徑相比，至少引入一個(gè)新處理語(yǔ)句或一個(gè)新判斷的程序通路。V(G)值正好等于該程序的獨(dú)立路徑的條數(shù)。)

　　路徑1：4-14

　　路徑2：4-6-7-14

　　路徑3：4-6-8-10-13-4-14

　　路徑4：4-6-8-11-13-4-14

　　根據(jù)上面的獨(dú)立路徑，去設(shè)計(jì)輸入數(shù)據(jù)，使程序分別執(zhí)行到上面四條路徑。

　　白盒測(cè)試三步法

　　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(méi)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(kāi)發(fā)過(guò)程允許的限度內(nèi)，"三步法"已接近極限，當(dāng)?shù)闷?徹底測(cè)試"四個(gè)字。