软考 系统架构设计师系列知识点 —— 黑盒测试与白盒测试（2）

接前一篇文章：软考 系统架构设计师系列知识点 —— 黑盒测试与白盒测试（1）

本文内容参考：

黑盒测试和白盒测试详解-CSDN博客

软件测试中的各种覆盖（Coverage）详解-CSDN博客

特此致谢！

二、白盒测试

1. 基本介绍

白盒测试也称结构测试、透明盒测试、逻辑驱动测试或基于代码的测试，是一种动态分析法。白盒测试主要用于检测软件编码过程中的错误。程序员的编程经验、对编程软件的掌握程度、工作状态（编写代码时的精神状态）等因素都会影响到编程质量，导致代码错误。

软件程序基本的语法错误在程序调试时，就能够比较及时地发现，然后及时进行改正。但是软件程序在运算顺序、逻辑判断以及运行路径上的错误很难发现。在实际的软件程序代码编写上，没有程序员能够保证代码编写结构不出现任何错误，即使是水平很高的程序员也不能保证。白盒测试下，软件程序被看做是一个打开的盒子，盒子里有被测软件的源代码，还能够分析盒子内部的结构，所以这种测试方法能够全面地测试程序代码结构。

白盒测试方法一般遵循以下原则：

• 保证一个模块中的所有独立路径至少被测试一次。
• 所有逻辑值均需测试真（true）和假（false）两种情况。
• 检查程序的内部数据结构，保证其结构的有效性。
• 在上下边界及可操作范围内运行所有循环。

2. 优缺点

（1）优点

• 迫使测试人员去仔细思考软件的实现。
• 可以检测代码中的每条分支和路径。
• 揭示隐藏在代码中的错误。
• 对代码的测试比较彻底。
• 最优化。

（2）缺点

• 投入成本高、昂贵。
• 无法检测代码中遗漏的路径和数据敏感性错误。
• 不验证规格的正确性。

3. 方法

白盒测试方法主要分为语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定-条件覆盖、条件组合覆盖以及路径覆盖。

（1）语句覆盖（Statement Coverage）

基本思想是设计若干测试用例，运行被测程序，使程序中的每个可执行语句至少被执行一次。语句覆盖是最基础的覆盖标准。

示例：

def calculate(x):if x > 0:        # 分支语句print("正数") # 语句1else:print("非正数") # 语句2

测试用例：

• x为1（覆盖语句1）
• x为-1（覆盖语句2）

覆盖率计算：

• 总语句数：3（if + print + print）

• 已覆盖：3 → 100%语句覆盖

优缺点：

• 优点：简单易实现。
• 缺点：无法检测缺失分支（如没有测试x为0情况）。

（2）分支覆盖（Branch Coverage）

也称判定覆盖。基本思想是设计若干用例，运行被测程序，使得程序中每个判断的取真分支和取假分支至少经历一次，即判断真假值均曾被满足。

示例：

def check(score):if score >= 60:    // 分支点return "及格";    // 分支1else:return "不及格";  // 分支2

测试用例：

• score为80（覆盖分支1）
• score为50（覆盖分支2）

与语句覆盖的关系：

• 100%分支覆盖 ⇒ 100%语句覆盖

• 反之不成立

（3）条件覆盖（Condition Coverage）

基本思想是设计若干测试用例，执行被测程序以后，要使每个判断中每个条件的可能取值至少满足一次。

示例：

if (age > 18 && gender == 'M') {  // 两个子条件// do something
}

子条件：

• age > 18（T/F）
• gender == 'M'（T/F）

测试用例：

用例	age	gender	覆盖条件组合
1	20	'M'	T && T
2	15	'F'	F && F
3	20	'F'	T && F (可选)
4	15	'M'	F && T (可选)

（4）判定-条件覆盖

是判定和条件覆盖设计方法的交集，即设计足够的测试用例，使得判断条件中的所有条件可能取值至少执行一次，同时，所有判断的可能结果至少执行一次。

（5）条件组合覆盖

基本思想是设计足够的测试用例，使得程序中每个判断的所有可能的条件取值组合都至少出现一次。

（6）路径覆盖（Path Coverage）

基本思想是设计足够的测试用例，覆盖程序中所有可能的执行路径。路径覆盖是最严格的覆盖标准。

示例：

def func(x, y):if x > 0:       # 分支1y += 1if y < 10:      # 分支2x += 1return x + y

独立路径：

• 分支1=T → 分支2=T
• 分支1=T → 分支2=F
• 分支1=F → 分支2=T
• 分支1=F → 分支2=F

现实挑战：

• 循环可能产生无限路径 → 通常限制循环次数

• 复杂度随分支数指数增长（n个分支⇒最多2ⁿ条路径）

优缺点：

• 优点：可以对程序进行彻底的测试用例覆盖，比前面讲的5种方法覆盖度都要高。
• 缺点：需要对所有可能的路径进行测试（包括循环、条件组合、分支选择等），那么需要设计大量、复杂的测试用例，使得工作量呈指数级增长。

至此，对于白盒测试就讲解完了。黑盒测试、白盒测试的全部内容也就讲解完了。