【软件测试】学习笔记-代码级测试的基本理念与方法

发布时间:2024年01月13日

通常情况下,代码级测试的工作都是由开发人员完成,但是测试框架选型、覆盖率统计工具选型、测试用例设计原则等都需要资深的测试工程师或者测试架构师参与。

为了能更好地协助开发人员做好代码级测试,这篇文章是根据实际工程项目中的实践,总结了五种常见的代码错误,以及对应的四大类代码级测试方法。

掌握了这些错误类型、测试方法,相信你就可以搞定代码级测试了,即使自己不用去完成测试工作,也可以让开发人员对你另眼相看,可以更高效地互相配合完成整个项目。

这里需要注意的是,代码级测试的测试方法一定是一套测试方法的集合,而不是一个测试方法。?因为单靠一种测试方法不可能发现所有潜在的错误,一定是一种方法解决一部分或者一类问题,然后综合运用多种方法解决全部问题。

本着先发现问题,然后解决问题的思路,在正式介绍代码级测试方法之前,先来概括一下常见的代码错误类型,然后我们再一起讨论代码级测试有哪些方法。这样,我们就可以清晰地看出,每一种代码级测试方法都能覆盖哪些类型的代码错误。

根据过往的经验来看,代码错误,可以分为“有特征”的错误和“无特征”的错误两大类。“有特征”的错误,可进一步分为语法特征错误、边界行为错误和经验特征错误;“无特征”的错误,主要包括算法错误和部分算法错误。

接下来,将详细介绍这五类代码错误的具体含义是什么。

常见代码错误类型

第一,语法特征错误

语法特征错误是指,从编程语法上就能发现的错误。比如,不符合编程语言语法的语句等。

如果你使用IDE环境进行代码开发,那么IDE可以提示你大部分的这类错误,而且只有解决了这类错误,才能编译通过。但是,还会有一些比较隐晦的语法特征错误,IDE不能及时发现,而且也不会影响编译,只会在运行阶段出错。

void demoMethod(void)
{
  int a[10];
  a[10]=88;
  ...
}

比如,这段C语言代码就存在数据越界的问题。

很显然,你从语法上很容易就能发现,这段代码初始化了一个长度为10的整型数组a,但数组下标从0开始,所以最大可用的数组空间应该是a[9],而这里却使用了a[10],造成数组越界,访问了未被初始化的内存空间,代码运行时(Runtime)就会造成意想不到的结果。

第二,边界行为特征错误

边界行为特征错误是指,代码在执行过程中发生异常,崩溃或者超时。之所以称为“边界”,是由于此类错误通常都是发生在一些边界条件上。

int Division(int a, int b)
{
  return a/b;
}

这段C语言代码就存在具有边界行为特征的错误。当b取值为0时,Division函数就会抛出运行时异常。

第三,经验特征错误

经验特征错误是指,根据过往经验发现代码错误。

void someMethod(void)
{
  ...
  if(i=2)
  {
    // if the value of i equals to 2, call method "operationA"
    operationA();
  }
  else
  {
    // if the value of i doesn't equal to 2, call method "operationB"
    operationB();
  }
}

这段C语言代码,就是一个典型的具有经验特征错误的代码片段。代码想要表达的意思是:如果变量i的值等于2,就调用函数operationA;否则,调用函数operationB。

但是,代码中将“if(i==2)”错误地写成了“if(i=2)”,就会使原本的逻辑判断操作变成了变量赋值操作,而且这个赋值操作的返回结果永远是true,即这段代码永远只会调用operationA的分支。

显然,“if(i=2)”在语法上没有错误,但是从过往经验来看,这就很可能是个错误了。也就是说,当你发现一个原本应该出现逻辑判断语句的地方,现在却出现了赋值语句,那就很有可能是代码写错了。

第四,算法错误

算法错误是指,代码完成的计算(或者功能)和之前预先设计的计算结果(或者功能)不一致。

这类错误直接关系到代码需要实现的业务逻辑,在整个代码级测试中所占比重最大,也是最重要的。但是,完全的算法错误并不常见,因为不能准确完成基本功能需求的代码,是一定不会被递交的。所以,在实际工程项目中,最常见的是部分算法错误。

第五,部分算法错误

部分算法错误是指,在一些特定的条件或者输入情况下,算法不能准确完成业务要求实现的功能。这类错误,是整个代码级测试过程中最常见的类型。

int add(int a, int b)
{
  return a+b;
}

这段C语言代码,完成了两个int类型整数的加法运算。在大多数情况下,这段代码的功能逻辑都是正确的,能够准确地返回两个整数的加法之和。但是,在某些情况下,可能存在两个很大的整数相加后和越界的情况,也就是说两个很大的int数相加的结果超过了int的范围。这就是典型的部分算法错误。

代码级测试常用方法

介绍完了语法特征错误、边界行为特征错误、经验特征错误、算法错误、部分算法错误这五类代码错误后,我们再回过头来看看代码级测试的方法有哪些,这些测试方法又是如何揭露这五类代码错误的。

在我看来,代码级测试方法主要分为两大类,分别是静态方法和动态方法。

  • 静态方法,顾名思义就是在不实际执行代码的基础上发现代码缺陷的方法,又可以进一步细分为人工静态方法和自动静态方法;
  • 动态方法是指,通过实际执行代码发现代码中潜在缺陷的方法,同样可以进一步细分为人工动态方法和自动动态方法。

这里需要注意到的是,我在这篇文章中只会和你分享这四种方法具体是什么,各有何局限性和优势,分别可以覆盖哪些错误类型。而对于,具体如何用这四种方法完成代码级测试,测试用例如何设计、常用的测试工具如何使用,我会在后面两篇文章(《深入浅出之静态测试方法》和《深入浅出之动态测试方法》)中详细展开。

第一,人工静态方法

人工静态方法是指,通过人工阅读代码查找代码中潜在错误的方法,通常采用的手段包括,开发人员代码走查、结对编程、同行评审等。

理论上,人工静态方法可以发现上述五类代码错误,但实际效果却并不理想。?这个方法的局限性,主要体现在以下三个方面:

  1. 过度依赖于代码评审者的个人能力,同样的评审流程,发现的问题却相差悬殊;
  2. 如果开发人员自行走查自己的代码,往往会存在“思维惯性”,开发过程中没有能考虑的输入和边界值,代码走查时也一样会被遗漏;
  3. 由于完全依赖人工,效率普遍较低。

第二,自动静态方法

自动静态方法是指,在不运行代码的方式下,通过词法分析、语法分析、控制流分析等技术,并结合各种预定义和自定义的代码规则,对程序代码进行静态扫描发现语法错误、潜在语义错误,以及部分动态错误的一种代码分析技术。

自动静态方法可以发现语法特征错误、边界行为特征错误和经验特征错误这三类“有特征”的错误,但对于算法错误和部分算法错误这两种“无特征”的错误却无能为力。根本原因在于,自动静态方法并不清楚代码的具体业务逻辑。

目前,自动静态方法无论是在传统软件企业,还是在互联网软件企业都已经被广泛采用,往往会结合企业或项目的编码规范一起使用,并与持续集成过程紧密绑定。

你需要根据不同的开发语言,选择不同的工具。目前有很多工具都可以支持多种语言,比如Sonar、Coverity等,你可以根据实际需求来选择。

第三,人工动态方法

人工动态方法是指,设计代码的输入和预期的正确输出的集合,然后执行代码,判断实际输出是否符合预期。我在之前的第三篇文章《什么是单元测试?如何做好单元测试?》中介绍的单元测试,采用的测试方法本质上就是人工动态方法。

在代码级测试中,人工动态方法是最主要的测试手段,可以真正检测代码的逻辑功能,其关注点是“什么样的输入,执行了什么代码,产生了什么样的输出”,所以最善于发现算法错误和部分算法错误。

目前,不同的编程语言对应有不同的单元测试框架,比如,对Java语言最典型的是Junit和TestNG,对于C语言比较常用的是Google Test等。

第四,自动动态方法

自动动态方法,又称自动边界测试方法,指的是基于代码自动生成边界测试用例并执行,以捕捉潜在的异常、崩溃和超时的方法。

自动动态方法,可以覆盖边界行为特征错误,?通常能够发现“忘记处理某些输入”引起的错误(因为容易忘记处理的输入,往往是“边界”输入)。但是它对于发现算法错误无能为力,毕竟工具不可能了解代码所要实现的功能逻辑。

总结

这篇文章主要介绍了代码级测试中的常见代码错误类型,以及常用测试方法。

代码错误,可以划分为“有特征”的错误和“无特征”的错误两大类。其中,“有特征”的错误,又可以进一步细分为语法特征错误、边界行为特征错误和经验特征错误;而“无特征”的错误,主要包括算法错误和部分算法错误两类。

针对这五种代码错误,代码级测试的方法分成了静态方法和动态方法两大类。顾名思义,静态方法不需要执行实际代码,而动态方法需要通过执行具体的代码去发现代码错误。而每一类方法又可以根据执行方式,进一步细分。也因此,每种测试方法,所能覆盖的错误类型也不同,所以进行代码级测试时,你需要综合运用这些方法,并结合所在公司或者项目的编码规范一起使用。

这四类测试方法的特点,以及可以覆盖的错误类型,可以概括如下:

  • 人工静态方法,本质上通过开发人员代码走查、结对编程、同行评审来完成的,理论上可以发现所有的代码错误,但也因为其对“测试人员”的过渡依赖,局限性非常大;
  • 自动静态方法,主要的手段是代码静态扫描,可以发现语法特征错误、边界行为特征错误和经验特征错误这三类“有特征”的错误;
  • 人工动态方法,就是传统意义上的单元测试,是发现算法错误和部分算法错误的最佳方式;
  • 自动动态方法,其实就是自动化的边界测试,主要覆盖边界行为特征错误。
文章来源:https://blog.csdn.net/xqdd/article/details/135563053
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