單元測試中測試用例的設計方法
1. 用於語句覆蓋的基路徑法
基路徑法保證設計出的測試用例，使程序的每一個可執行語句至少執行一次，即實現語句覆蓋。基路徑法是理論與應用脫節的典型，基本上沒有應用價值，讀者稍作了解即可，不必理解和掌握。
基路徑法步驟如下：
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，主要由結點和邊構成，邊代表控制流的方向，節點代表控制流的匯聚處，邊和結點圈定的空間叫做區域，下面是控制流圖的基本元素：
以下代碼：
| void Sort(int iRecordNum, int iType) { int x = 0; int y = 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）計算程序環路復雜度
環路復雜度V(G)可用以下3種方法求得：
(1) 環路復雜度等於控制流圖中的區域數；
上圖中，有4個區域，V(G) = 4。
(2) 設E為控制流圖的邊數，N為結點數，則環路復雜度為E－N＋2；
上圖中，V(G) = 10(邊) – 8(結點) + 2 = 4。
(3) 設P為控制流圖中的判定結點數，環路復雜度為P＋1。
上圖中：V(G) = 3(判定結點) + 1 = 4。
環路復雜度是獨立路徑數的上界，也就是需要的測試用例數的上界。
3）導出基本路徑集
基本路徑數等於V(G)。根據上面的計算方法，可得出需要的基本路徑數為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，用於設計用例的基路徑數一般小於全部路徑數，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) 設計用例
根據上面的路徑，可以設計出以下用例：
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，如果用於五十行左右的函數，將耗費大量的時間，而五十行代碼的函數實在是太普通了。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，整個設計過程都是依據已經存在的代碼來進行的，沒有考慮程序的設計功能，是典型的“跟着代碼走”，不足是顯而易見的。綜上所述，基路徑法沒有實際應用價值。
2. 用於MC/DC的真值表法
設計用於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：
為了使A獨立影響判定結果，選擇B和C相同，判定結果相反，且A相反的組合：組合2和6；
為了使B獨立影響判定結果，選擇A和C相同，判定結果相反，且B相反的組合：組合5和7；
為了使C獨立影響判定結果，選擇A和B相同，判定結果相反，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，有些商業工具具有這種功能。自行開發難度也不大，下面提出開發MC/DC用例設計小工具的思路，有興趣的讀者可以嘗試一下：
1）用一個簡單的詞法和語法分析器解析判定表達式，計算條件數量；
2）生成真值表；
3）用一個邏輯表達式計算器，針對每個條件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式，判定的計算結果相反。
4）針對找出的組合，設計兩個用例，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設計MC/DC用例時，前一個A==0取反，后一個A==0也會跟着取反，如果后一個A==0視為其他條件，則不能實現MC/DC覆蓋，因此，計算判定值時，兩個A==0應視為同一個條件。
3 邊界值法
邊界值法假定錯誤最有可能出現在區間之間的邊界，一般對邊界值本身，及邊界值的兩邊都需設計測試用例。
如下函數：
| //參數age表示年齡 int func(int age) { int ret = 0; //… do something return ret; } |
參數age表示一個人的年齡，假設有效的取值范圍是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，程序對輸入還會分段處理，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是內部邊界，也要設計測試用例：
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據所代表的實際意義，此外對於枚舉類型等非標量數據不適用。邊界值法對於復雜的軟件項目來說，適用范圍有限。
4 等價類法
先從代碼編寫的思路說起。程序員編寫一個函數的代碼，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？執行什么操作或計算？產生什么輸出？
然后，將功能細化，形成一個或多個功能點。一個功能點就是一類輸入及其處理。什么叫“一類”輸入？程序可能有無數輸入，但代碼並不需要用無數個判定來對每個輸入分別做處理，只需將輸入分類，需要做相同處理的輸入歸於一類，這就是“等價類”。從編程角度來說，“等價類”是指計算或操作過程的“等價”，一個等價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，一個判定就是一次分類，嵌套的判定則會造成分類數量的翻番。
所以，函數代碼編寫的核心思維就是等價類划分和處理。一個函數要完全正確，關鍵是等價類的划分要正確完整，且每個等價類的處理正確。
舉個例子，現在要編寫一個函數，將字符串左邊的空格刪除。函數原形如下：
| char* strtrml(char *str); |
功能：
將str左邊空格刪除，並返回str本身。
功能點：
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功能點分別寫代碼，因為程序中的if、for、while等語句本身具有“如果不符合條件就跳過”的含義，所以很多功能點是可以共用代碼的，例如，前4個功能點只需要相同的代碼，不過，編程時對功能點的考慮還是要全面。
既然函數沒有錯誤的關鍵是等價類划分正確完整且處理正確，那么測試時，只要把輸入的等價類都列出來，並設定正確的預期輸出，進行測試就行了。
這就是通常說的“等價類”法，從測試角度來說的“等價”，是指測試效果上的等價，即同類中一個數據測試通過，可以肯定其他數據也會測試通過。
用例設計的首要工作是設定輸入。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，每方面進一步划分形成等價類，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？
多個輸入時，例如有多個參數，首先把各個參數的等價類列出來，然后要考慮參數之間是否存在特殊的組合關系。例如下面的函數：
| //計算某年某月某日是星期幾，參數分別表示年月日 int Date(int year, int month, int day); |
用例如下表(假設year的有效范圍是1-9999)：
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期輸出，用例基本上沒有意義，就像醫生要求病人做一大堆檢查，卻不看檢查結果一樣。預期輸出要根據程序的設計功能確定正確的值。一個用例的預期輸出可能有多個。
等價類法是與程序的基本特性“對數據分類處理”相匹配的方法。對於一個函數來說，如果對數據的分類正確且完整，每一個分類處理正確，那么，程序就沒有問題。同樣，測試時，只要依據設計功能，找出所有等價類，那么，用例就是完整的。所以，用例的完整性，本質上是指等價類是否划分正確且完整，每一類的正確輸出是否均依據設計功能正確設定。
使用了等價類法后，是否需要使用其他方法呢？
等價類法從“有哪些正常輸入？有哪些邊界輸入？有哪些非法輸入？”三個方面來考慮等價類，因此，邊界值法是等價類法的一部分。
常見的用例設計方法中還有正交法和錯誤推測法。正交法考慮數據的組合，實際上，如果程序對輸入數據的組合需要判斷處理，也是一種等價類划分，但正交法會產生大量的多余組合，且可能缺少必要的組合，因此不推薦采用正交法，應該根據數據的實際意義自行組合。單獨從錯誤推測角度去設計用例未免太不可靠，但錯誤推測法可以作為檢查等價類是否完整的一種思路，即用等價類法設計用例后，可以考慮哪些輸入比較容易產生錯誤，以檢查是否遺漏，這只是一種檢查思路，也包含在等價類法之中。總之，用例設計只需使用等價類法，但可以從多種角度檢查等價類的完整性。
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