软件测试基础 - 测试覆盖率

  

一、覆盖率概念

     覆盖率是用来度量测试完整性的一个手段，是测试技术有效性的一个度量。分为：白盒覆盖、灰盒覆盖和黑盒覆盖；测试用例设计不能一味追求覆盖率，因为测试成本随覆盖率的增加而增加。

覆盖率=（至少被执行一次的item数）/item的总数

二、白盒覆盖率***

    白盒测试时基于程序结构的逻辑驱动测试，白盒覆盖中最常见的是逻辑覆盖（也叫代码覆盖或结构化覆盖），逻辑覆盖包括：语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定条件覆盖、条件组合覆盖、路径覆盖。

1.语句覆盖(Statement Coverage)

       指在测试时运行被测程序后，程序中被执行到的可执行语句的比率：

语句覆盖率=（至少被执行一次的语句数量）/（可执行的语句总数）

例：

case1：（2，0，3）   语句覆盖率=？
case2：（2，1，3）   语句覆盖率=？

分析：案例中可执行的语句总数有2条：X=X/A和X=X+1;
        case1走ace路线，2条语句都被执行了，所以语句覆盖率为2/2，即100%；
        case1走abe路线，只执行了1条语句，所以语句覆盖率为1/2，即50%；

总结：case1中语句覆盖率达到了100%，看似很完美，但是并不能百分百的发现bug，若上例中两个被测程序段逻辑有问题，条件语句写成:

会发现语句覆盖率依然为100%，但是发现不了逻辑运算中出现的错误；即使语句覆盖率达到百分百也有缺陷发现不了，所以覆盖率只是我们度量的手段。

2.判定覆盖率（Decision Coverage）

判定覆盖，也叫分支覆盖(Branch Coverage),是指在测试时运行被测试程序后，程序中所有判断语句的取真和取假分支被执行到的比率：

判定覆盖率=（判定结果被评价的次数）/（判定结果的总数）

例：

case1：（2，0，3）   判定覆盖率=？
case2：（1，0，1）   判定覆盖率=？

分析：案例中判断语句的取真和取假分支共有4个：T1\F1\T2\F2

 case1走T1-T2路线，2个判断分支被执行，所以判定覆盖率为2/4，即50%；
 case1走F1-F2路线，2个判断分支被执行，所以判定覆盖率为2/4，即50%；

总结：case1和case2加起来刚好可以达到判定覆盖率100%，但是同样地，依然会有缺陷发现不了，例如将源程序改为：

3.条件覆盖（Condition Coverage）

    指在测试时运行被测程序后，所有判断语句中每个条件的可能取值（真值和假值）出现过的比率：

条件覆盖率=（条件操作数值至少被评价一次的数量）/（条件操作数值的总数）

分析：案例中有两条判断语句，每个语句有两个条件，即4个条件，每个条件有两个取值，所以条件操作数值的总数为8个，测试用例如下：

总结： 每个case的覆盖率为4/8，50%，三个用例加起来刚好实现条件覆盖率100%。但是下面两条用例也可以实现100%覆盖，但是却没有覆盖所有分支，所以说条件覆盖也会有缺陷发现不了。

4.判定-条件覆盖（Decision Condition Coverage）

      是指设计足够的测试用例，使得判断中每个条件的所有可能取值至少执行一次，同时每个判断本身的所有可能判断结果至少执行一次，也即要求各个判断的所有可能的条件取值组合至少执行一次，也叫分支条件覆盖；实际上就是判定覆盖率和条件覆盖率的组合。

 判定条件覆盖率=（条件操作数值或判定结果至少被评价一次的数量）/（条件操作数值总数+判定结果总数）

分析：从表面上看，判定条件覆盖测试了所有的条件的取值，但是事实并非如此。因为往往某些条件掩盖了另一些条件，对于条件表达式（A>1）and（B=0）来说，若（A>1）的测试结果为真，则还要测试（B=0），才能决定表达式的值；而若条件表达式（A>1）的测试结过果为假时，可以立刻确定表达式的结果为假。这是，往往不再测试条件表达式（B=0）的取值了，这样的话条件B就没有检查，对于（A=2）or（X>1）来说也是同样的道理。因此，词用判定-条件覆盖，逻辑表达式中的错误不一定能够查出来。

总结： 为了能够防止某些条件掩盖另一些条件，必须将逻辑表达式分解为单个条件，转换成如下图所示的单一条件的嵌套条件结构，这样可以针对每一条件和判定设计测试用例，防止测试中队某些条件的侧漏。

5.条件组合覆盖（Multiple Condition Coverage）

    基本思想是，设计足够的测试用例，使得每个判定中条件的各种可能组合都至少出现一次。

条件组合覆盖率=（条件组合至少被评价一次的数量）/（条件组合总数）

分析：每个判定中条件的各种可能组合如下，条件组合总数为8中。

总结：上面测试用例达到了100%的条件组合覆盖，但是它所走的路径只有3条，没有达到100%的路径覆盖，所以条件组合覆盖也不是十全十美的。

6.路径覆盖 （Path Coverage）

      指在测试时运行被测程序后，程序中所有可能的路径被执行过的比率：

路径覆盖率=（至少被执行一次的路径数）/（总的路径数）

分析：案例中总的路径为4条，分别为ace，abd，abc，acd,下面4条例子实现了100%的路径覆盖。

case1:(2,0,3) 覆盖路径ace
case2:(1,0,1) 覆盖路径abd
case3:(1,0,3) 覆盖路径abc
case4:(3,0,1) 覆盖路径acd

总结：对于这组测试用例，路径覆盖达到了100%，但是很明显没有达到100%条件覆盖（B!=0未取到） ，所以说路径覆盖也不是零缺陷的，进一步说明了覆盖率只是我们度量的手段。

7.其他覆盖

a.指令块覆盖（Instruction Blocks Coverage,IB Coverage）

    是语句覆盖的一个变体，其唯一的区别是计算方式的不同，在这里指令块表示函数内部的一个序列语句，在这一个序列语句中不存在控制语句（会引起分支）

指令块覆盖=（至少被执行一次的指令块数量）/（系统中指令块总数）

例：一次测试中，在第一个控制点走了3条指令的分支，在第二个控制点走了空指令分支，那么其指令块覆盖式2/4，即50%；其语句覆盖式（5+3）/15，即53.33%；

b.判定路径覆盖（Decision-to-Decision paths Coverage,DDP Coverage）

      是判定覆盖的一个变体，这里的判定指的是一个序列语句，其起始位置是函数入口或一个判定（如If,while,switch等）的开始，结束位置是下一个判定的开始。具体如下图：

 

 
    通过计算哪些判定路径已经走过，哪些没走过，我们就可以得到DDP覆盖率了，公式如下：

DDP 覆盖=（至少被执行到一次的判定路径数量）/（系统中判定路径总数）

三、灰盒覆盖率

1.接口覆盖(Interface Coverage)

      接口覆盖，又称入口点覆盖，要求通过设计一定的用例使得系统的每个接口被测试到。

接口覆盖=（至少被执行一次的接口数量）/（系统中接口的总数）

2.函数覆盖(True Coverage)

      函数覆盖是针对系统或一个子系统的测试的，它表示在该测试中，有哪些函数被测试到了，其被测试到的频率有多大，这些函数在系统所有函数中占的比例有多大，函数覆盖是一个比较容易自动化的技术，同时也易于理解。其公式如下：

函数覆盖=（至少被执行一次的函数数量）/（系统中函数的总数）

四、黑盒覆盖率

     在实际测试中，与黑盒相关的覆盖率比较少，主要是功能覆盖率（Functional  Coverage），功能覆盖中最常见的是需求覆盖（Requirement Coverage）,其含义是通过设计一定的测试用例，要求每个需求点都被测试到。

需求覆盖=（被验证到的需求数量）/（总的需求数量）

五、面向对象的覆盖率

1.继承上下文覆盖

2.基于状态的上下文覆盖

3.基于线程的上下文覆盖

六、案例

      为以下所示的程序段设计一组测试用例，要求分别满足语句覆盖、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，并画出相应的程序流程图。

思路：  首先根据程序代码画出程序流程图 ，然后根据程序流程图分别列出各种覆盖率的条件，然后设计测试用例，设计完一个用例标记下覆盖了多少条件，依次往下，直到覆盖了所有的条件。

用例： 

七、重点 

1.需要掌握：一个测试用例的各种覆盖率为多少?
                 覆盖率100%的情况下需要设计多少用例?

2.各种测试覆盖率之间的关系

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