測試用例自動生成方法研究與實現(xiàn)

摘 要：測試用例的生成工作是指選定被測任務(wù)、分析輸入數(shù)據(jù)、確定其取值、并分析對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)。軟件測試數(shù)據(jù)生成在軟件系統(tǒng)開發(fā)費用中占很大比重，如果該過程能自動實現(xiàn)，則會極大地減少軟件開發(fā)的周期和費用。介紹一種測試用例自動生成的鏈方法，這種測試技術(shù)，結(jié)合插裝技術(shù)及目標(biāo)跟蹤方法，能有效生成測試用例，從而提高了測試效率。

關(guān)鍵詞：測試用例；鏈；目標(biāo)搜索；測試數(shù)據(jù)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1610003

Research and Realization of the Method for Testing Examples Automatic Building

XIAO Yu

(Xi′an Military Academy，Xi′an，710108，China)

Abstract：The task，making of testing examples，is a process that choosing task，analysing input date，making sure numerical value rang and analysing output date.Software testing occupied a good many expenses in exploitation of software system.If the process can be realized automatically，the expenses will be decreased and the periods will be shortened.This paper introduces a chain method of testing examples automatic building.The test technique，which combines the inserting technique and the object tracking method，may effectually create testing examples effectively and thus improve testing efficiency.

Keywords：testing examples;chain;object searching;test data

測試用例的生成工作是指選定被測任務(wù)，分析輸入數(shù)據(jù)，確定其取值，并分析對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)。這是決定測試是否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前最完善的工具也不能自動生成測試用例，而是采用人工選取的方法。測試用例選取的一個總的原則就是以盡可能少的測試用例發(fā)現(xiàn)盡可能多的錯誤。目前已有許多實用的技術(shù)幫助人們選擇測試用例，如邊值分析、等價類劃分、域測試等。

軟件測試數(shù)據(jù)生成在軟件系統(tǒng)開發(fā)費用中占很大比重。如果該過程能自動實現(xiàn)，則會極大地減少軟件開發(fā)的周期和費用。這里介紹一種鏈方法，它利用數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析來指導(dǎo)測試數(shù)據(jù)的生成，因而能更有效地生成測試數(shù)據(jù)。

1 生成測試數(shù)據(jù)的方法

在初始化測試數(shù)據(jù)之后，程序員面臨的問題是找到額外的測試數(shù)據(jù)測定沒有被覆蓋的程序元素，如何找到合適的數(shù)據(jù)測試那些語句(還稱為節(jié)點)需要程序員有豐富的編程經(jīng)驗，往往需要花費很多時間，從而增加了軟件開發(fā)的整體開銷。這是因為在軟件維護中，程序員并不總是處理自己編寫的代碼，經(jīng)常需要修改其他人的程序，往往只能理解一部分，這給維護工作帶來一定的困難。而利用測試數(shù)據(jù)生成器能幫助程序員生成輸入數(shù)據(jù)來測定語句。它主要采用2種方法，即面向路徑和面向目標(biāo)。

1.1 面向路徑

面向路徑指的是選擇程序路徑，然后生成該路徑的輸入數(shù)據(jù)。要測試的路徑可以自動生成，也可以由用戶提供?，F(xiàn)有的面向路徑的測試數(shù)據(jù)生成器有一些不足之處，這些不足之處與選擇路徑的過程有關(guān)。不知道選定路徑是否可行，使得面向路徑的方法在使用上受到限制，也就是說常會選定一些不可執(zhí)行的路徑，對這些路徑的分析計算成果往往都被浪費掉了。

1.2 面向目標(biāo)

面向目標(biāo)是指評定目標(biāo)語句(或節(jié)點)的過程與所選取的路徑無關(guān)。它的一般方法是只考慮“必要”的分支(它影響目標(biāo)節(jié)點的執(zhí)行)，忽略“不必要”的分支(它對目標(biāo)節(jié)點的執(zhí)行毫無影響)。該方法克服了面向路徑方法的局限性，完全基于程序的控制流圖。經(jīng)實驗證明，該方法與以往的方法相比，能更有效地生成測試數(shù)據(jù)。

2 目標(biāo)搜索的實現(xiàn)

本系統(tǒng)的研制就是基于程序的控制流圖，采用面向目標(biāo)的方法，并利用動態(tài)調(diào)試工具，從而有效地生成測試數(shù)據(jù)。它的基本思想是在目標(biāo)節(jié)點執(zhí)行之前先執(zhí)行一系列“必要”的節(jié)點。如果目標(biāo)節(jié)點沒有執(zhí)行，可以根據(jù)逆向推理進一步查找原因。這里定義一種探測器結(jié)構(gòu)，以記錄程序的執(zhí)行路線。此外，還定義了一種鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)——雙向鄰接表，它將傳統(tǒng)的鄰接表和逆鄰接表結(jié)合起來，在表結(jié)點和頭結(jié)點中分別加上指向前一條弧的指針，以及指向第一條指向該頂點的弧的指針，以便于逆向推理的實現(xiàn)。

2.1 探測器技術(shù)

探測器結(jié)構(gòu)如下所示：

mov ax，linenum

mov bx，2

mul bx

lea di，msg

add di，ax

mov ah，31h

mov［di+1］，ah

為記錄程序的執(zhí)行路線，只要跟蹤跳轉(zhuǎn)語句的執(zhí)行情況即可，因此，在每一個跳轉(zhuǎn)語句之后插入一個探測器，就可以很好地記錄程序的語句覆蓋情況。首先，建立一個記錄文件，初始文件中各位數(shù)據(jù)均為0，其中，相鄰的兩位分別代表跳轉(zhuǎn)語句的左右2個分支。執(zhí)行插入探測器的程序之后，會將記錄文件中相應(yīng)位上的0改寫為1。通過判斷文件中1的位置來確定對應(yīng)的行號，并在源文件中相應(yīng)的行上作出標(biāo)記。在記錄文件中可出現(xiàn)4種組合情況：00，01，10，1l。在源程序中對應(yīng)的行上分別標(biāo)記為：none，left，right及double，分別表示沒有執(zhí)行跳轉(zhuǎn)語句、執(zhí)行了左分支、右分支以及雙向分支。

2.2 插裝技術(shù)

分支插裝技術(shù)記錄的是“遍歷”程序分支的情況。在8086／8088中的轉(zhuǎn)移指令分為條件轉(zhuǎn)移指令和非條件轉(zhuǎn)移指令(這里只考慮條件轉(zhuǎn)移指令)。以下面的源程序段中的jz labl指令為例說明分支覆蓋測試的實現(xiàn)。

Sub:…

jc lab1

lab: mov al，01

jz lab1

add bx，ax

lab1: add bx，ax

test al，03

如果在jz labl與add bx，ax之間插入探測器，在labl標(biāo)號與add dx，ax之間插入另一個探測器，并不能準(zhǔn)確記錄jz lab1這條轉(zhuǎn)移指令產(chǎn)生的2條分支的執(zhí)行情況。本系統(tǒng)采用將條件轉(zhuǎn)移指令略加變換的方法來完成。變換的方法是生成2個臨時標(biāo)號，如11與12，將jz labl轉(zhuǎn)化為如圖1所示的形式。

從功能上講，它與原來的程序是等價的。轉(zhuǎn)化后的程序中要想記錄jz labl產(chǎn)生分支的執(zhí)行情況就很容易了。可在11與jmpl2之間插入一個探測器，在11與jmp labl之間放入另一個探測器，這樣就能正確記錄程序分支的執(zhí)行情況。其中代表探測器。

2.3 雙向鄰接表

表結(jié)點和頭結(jié)點結(jié)構(gòu)如下所示：

程序流圖的雙向鄰接表存儲結(jié)構(gòu)說明如下：

#define MAX_VERTEX_NUM 20

Typedef struct ArcNode

{

int arjvex;//該弧所指向的頂點的位置

struct ArcNode *nextarc; //指向下一條弧的指針

struct ArcNode *priarc; //指向前一條弧的指針

InfoType *info;//與該弧相關(guān)的信息

}Arcnode；

Typedef struct Vnode

{

VertexType data; //頂點信息

ArcNode *firstoutarc; //指向第一條依附該頂點的弧的指針

ArcNode *firstinarc; //指向第一條指向該頂點的弧的指針

}Vnode，AdjList［MAX_VERTEX_NUM］；

以下面程序段為例進行說明。該程序段的流程圖如圖2所示。其雙向鄰接表如圖3所示。

…

cmp ax，［si+4］；25

jnc fmax2；26

mov ax，［si+4］；27

fmax2：movflag，2；28

movmax，ax；29

3 目標(biāo)搜索

輸入目標(biāo)節(jié)點之后，即可根據(jù)記錄文件中的信息進行目標(biāo)搜索，其過程如下：

（1） 建立雙向鄰接表(節(jié)點的adjvex域為行號)；

（2） 輸入目標(biāo)節(jié)點序號；

（3） 查找目標(biāo)節(jié)點。程序執(zhí)行之后，在記錄文件中將會記錄其執(zhí)行路線。若從該文件中找到目標(biāo)節(jié)點的記錄，說明該節(jié)點已被執(zhí)行過，查找成功；若沒有找到，則沿其后向指針找到其父親節(jié)點，再查找父親節(jié)點的執(zhí)行情況。若沒有執(zhí)行過，則繼續(xù)查找，否則，說明目標(biāo)節(jié)點的執(zhí)行與此節(jié)點有關(guān)，可進一步判斷出該語句是一個跳轉(zhuǎn)語句。若改變該節(jié)點的執(zhí)行條件，則一定會改變分支走向。

因此，通過更換一組測試用例的方法可以改變該點的執(zhí)行流。如果無法找到合適的測試用例，可利用動態(tài)調(diào)試工具(TuboDebug)中的數(shù)據(jù)修改功能修改寄存器中的值，從而改變該點的執(zhí)行流。改變后的程序執(zhí)行后，在記錄文件中會生成新的執(zhí)行記錄。根據(jù)新的記錄文件再次進行統(tǒng)計，并建立新的文件標(biāo)記。重復(fù)上述操作，直到找到目標(biāo)節(jié)點或其后向節(jié)點為空為止。若其后向節(jié)點為空，則說明此目標(biāo)節(jié)點是不可達(dá)的。

4 結(jié) 語

基于程序的控制流圖，通過雙向鄰接表鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)的定義及實現(xiàn)，插裝技術(shù)的應(yīng)用，以及目標(biāo)跟蹤方法的采用，能有效地生成測試數(shù)據(jù)，從而進一步推進了軟件測試技術(shù)的自動實現(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］鄭人杰.軟件測試技術(shù)\\.北京：清華大學(xué)出版社，1992.

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［4］夏輝，宋昕，王理.基于Z路徑覆蓋的測試用例自動生成技術(shù)研究\\.現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，29(6):9294.

［5］胡濱.軟件自動測試工具的研究\\.現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，30(18):9799.

作者簡介 肖 瑜 男，1964年出生，新疆伊犁人，教授。研究方向計算機仿真與模擬。