单元测试用例设计

1、一、概述1二、基本概念12.1正面测试（Positive Testing）12.2负面测试（Negative Testing）22.3分支测试22.4黑盒测试22.5白盒测试2三、单元测试范围3四、 常见测试用例设计方法及举例34.1 用于语句覆盖的基路径法34.2 用于MC/DC的真值表法94.3 边界值法114.4 等价类法124.5循环测试法174.6错误推测法18五、相关注意事项185.1独立性185.2尽量脱离被测代码的束缚185.3面向对象的语言单元测试特点185.4单元测试的命名标准191.单元测试的命名标准192.单元测试中的变量命名规范193.断言和操作分离194.避免滥用s

2、etup和teardown19一、概述单元测试（模块测试）是开发者编写的一小段代码，用于检验被测代码的一个很小的、很明确的功能是否正确。通常而言，一个单元测试是用于判断某个特定条件（或者场景）下某个特定函数的行为。该文档从测试角度出发，去讨论如何设计单元测试的测试用例。这里强调，单元测试用例的设计是进入实际编码之前的，测试用例设计在前，更能体现出灵活性，如果已经编码完成再进行测试用例的补充，这样很容易进入一个仅仅是测试了被测代码段功能的怪圈，所以希望所有的单元测试工作，可以放在前面完成。同时单元测试用例是一个不断完善的过程，前期设计好的用例，在代码已经实现完成后，会发现覆盖的并不是很全面，有良

3、好的习惯是需要将对应的测试用例进行补充，而在提交测试后发现的重要的bug，也需要进行单元测试用例的补充，使单元测试和各种测试方法相结合，实现测试质量的充分保证。二、基本概念2.1正面测试（Positive Testing）测试被测对象的正确功能实现无误，即正常流程功能。往往需要根据设计说明进行用例导出，严格按照设计说明编写即可，用例划分注意等价类区分等方法。例如：接口返回小于等于24个中文字的offer标题（这里标题控制不会超过24个字）进行页面展示。2.2负面测试（Negative Testing）测试被测对象的异常功能实现无误，多在异常流程，异常数据中体现。该部分测试需要对被测对象进行错误

4、发散，常依赖于边界值区分等方法。例如：接口返回25个中文字的offer标题进行页面展示。2.3分支测试使用流程图，明确可能出现的每条分支，制造响应的数据进行覆盖，实现对被测对象的测试。这个过程对于分支可以进行响应的简化，可以穿插等价类等方法去除同类分支。例如：实现offer发布的功能，分别会出现发布普通产品，代理加盟，求购，供应等分支，测试offer提交模块的时候，需要区分这么多重类型的数据，那么假设对于全部供应类型的offer，实现上都是一样的，就可以进行等价类划分，区分供应和求购即可。2.4黑盒测试不关心被测对象内部，将其当做一个黑盒，仅仅关注对该模块的输入区分和输出结果校验。2.5白盒测

5、试 将被测对象的每个实现都充分了解，根据内部实现进行用例设计，需要保证每个独立路径都完成用例覆盖，而常规的对每个独立路径进行真假验证。三、单元测试范围单元测试范围的重点包括两个方面：1.测试代码实现的功能，这个可以通过需求文档进行整理，然后调整每个功能点的颗粒度，尽量可以和开发实现的被测单元进行对应，入口文档包括需求文档、设计文档；2.外部接口和底层实现。4、 常见测试用例设计方法及举例4.1 用于语句覆盖的基路径法       基路径法保证设计出的测试用例，使程序的每一个可执行语句至少执行一次，即实现语句覆盖。基路径法是理论与应用脱

6、节的典型，基本上没有应用价值，读者稍作了解即可，不必理解和掌握。基路径法步骤如下：      1）画出程序的控制流图      控制流图是描述程序控制流的一种图示方法，主要由结点和边构成，边代表控制流的方向，节点代表控制流的汇聚处，边和结点圈定的空间叫做区域，下面是控制流图的基本元素：以下代码：void Sort(int iRecordNum, int iType)      int x = 0;    &

7、#160; int y = 0;       while(iRecordNum- > 0)                 if(0 = iType)                    &#

8、160;       x = y+2;                 break;                      elseif(1 = iType) 

9、60;                          x = y+10;                  else      

10、0;                     x = y+ 20;                 可以画出以下控制流图：  2）计算程序环路复杂度环路复杂度V(G)可用以下3种方法求得：(1) 环路复杂度等于控制流图中的区域数；上图中，有

11、4个区域，V(G) = 4。(2) 设E为控制流图的边数，N为结点数，则环路复杂度为EN2；上图中，V(G) = 10(边) 8(结点) + 2 = 4。(3) 设P为控制流图中的判定结点数，环路复杂度为P1。上图中：V(G) = 3(判定结点) + 1 = 4。环路复杂度是独立路径数的上界，也就是需要的测试用例数的上界。       3）导出基本路径集       基本路径数等于V(G)。根据上面的计算方法，可得出需要的基本路径数为4。路径就是从程序的入口到出口的可能路线，

12、基本路径要求每条路径至少包含一条新的边，直到所有的边都被包含。需要提醒的是：基路径法和路径覆盖是两回事，用于设计用例的基路径数一般小于全部路径数，即基本路径集不是惟一的。基路径法完成的是语句覆盖，而不是路径覆盖。下面选择四条基本路径：路径1：1-11路径2：1-2-3-4-5-1-11路径3：1-2-3-6-8-9-10-1-11路径4：1-2-3-6-7-9-10-1-11     4) 设计用例根据上面的路径，可以设计出以下用例：路径1：1-11用例1：iRecordNum = 0路径2：1-2-3-4-5-1-11用例2：iRecordNum=1,

13、 iType = 0路径3：1-2-3-6-8-9-10-1-11用例3：iRecordNum=1, iType = 1路径4：1-2-3-6-7-9-10-1-11用例4：iRecordNum=1, iType = 2        从上述步骤可以看出，基路径法工作量巨大，如果用于五十行左右的函数，将耗费大量的时间，而五十行代码的函数实在是太普通了。这种成本巨高的方法，其测试效果如何呢？测试效果完全与成本不匹配，首先，基路径法完成的只是代码覆盖，这是最低级别的覆盖，其次，整个设计过程都是依据已经存在的代码来进行的，没有考虑

14、程序的设计功能，是典型的“跟着代码走”，不足是显而易见的。综上所述，基路径法没有实际应用价值。 4.2 用于MC/DC的真值表法设计用于MC/DC的用例，可以先将条件值的所有可能组合列出表格，然后从中选择用例，称为真值表法。例如判定A | (B && C)，条件组合如下表： ABC判定结果组合1TTTT组合2TTFT组合3TFTT组合4TFFT组合5FTTT组合6FTFF组合7FFTF组合8FFFF为了使A独立影响判定结果，选择B和C相同，判定结果相反，且A相反的组合：组合2和6；为了使B独立影响判定结果，选择A和C相同，判定结果相反，且B相反的组合：组合5

15、和7；为了使C独立影响判定结果，选择A和B相同，判定结果相反，且C相反的组合：组合5和6。因此，组合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。为了提高效率，可以使用工具来生成真值表和找出符合要求的组合，有些商业工具具有这种功能。自行开发难度也不大，下面提出开发MC/DC用例设计小工具的思路，有兴趣的读者可以尝试一下：1）用一个简单的词法和语法分析器解析判定表达式，计算条件数量；2）生成真值表；3）用一个逻辑表达式计算器，针对每个条件C，扫描真值表，找出符合以下要求的组合：除条件C外，其他条件取值相同；将条件C的真值和假值分别代入判定表达式，判定的计算结果相反。4）

16、针对找出的组合，设计两个用例，条件C分别取真和假。需要注意的是，判定中可能存在完全相同的条件，例如：(A=0 | B = 1) && C = 2 | (A=0 && D = 3)针对A=0设计MC/DC用例时，前一个A=0取反，后一个A=0也会跟着取反，如果后一个A=0视为其他条件，则不能实现MC/DC覆盖，因此，计算判定值时，两个A=0应视为同一个条件。 4.3 边界值法       边界值法假定错误最有可能出现在区间之间的边界，一般对边界值本身，及边界值的两边都需设计测试用例。如下函数：/

17、参数age表示年龄int func(int age)    int ret = 0;      / do something      return ret; 参数age表示一个人的年龄，假设有效的取值范围是0-200，那么，用边界值法可以得出以下用例(省略输出)：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，程序对输入还会分段处理，例如，

18、年龄在10以下，为儿童，需要特别照顾；年龄在60岁以上，为退休老人，不能安排工作，那么，10和60是内部边界，也要设计测试用例：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；边界值法需要了解数据所代表的实际意义，此外对于枚举类型等非标量数据不适用。边界值法对于复杂的软件项目来说，适用范围有限。 4.4 等价类法       先从代码编写的思路说起。程序员编写一个函数的代码，会如何做呢？   &#

19、160;   首先，了解代码功能。程序的功能是什么？无非就是：有哪些输入？执行什么操作或计算？产生什么输出？        然后，将功能细化，形成一个或多个功能点。一个功能点就是一类输入及其处理。什么叫“一类”输入？程序可能有无数输入，但代码并不需要用无数个判定来对每个输入分别做处理，只需将输入分类，需要做相同处理的输入归于一类，这就是“等价类”。从编程角度来说，“等价类”是指计算或操作过程的“等价”，一个等价类就是处理过程完全相同的输入的集合。程序中通常用判定来识别分类，一个判定就是一次分类，嵌套的判定

20、则会造成分类数量的翻番。       所以，函数代码编写的核心思维就是等价类划分和处理。一个函数要完全正确，关键是等价类的划分要正确完整，且每个等价类的处理正确。       举个例子，现在要编写一个函数，将字符串左边的空格删除。函数原形如下：char* strtrml(char *str);功能：将str左边空格删除，并返回str本身。功能点：1. 左边有空格：删除；(正常输入)2. 左边无空格：不作处理；(正常输入)3. 全部是空格：全部删除；(正常输入)4. 空串：不作

21、处理；(边界输入)5. 空指针：直接返回。(非法输入)       不一定需要针对每个功能点分别写代码，因为程序中的if、for、while等语句本身具有“如果不符合条件就跳过”的含义，所以很多功能点是可以共用代码的，例如，前4个功能点只需要相同的代码，不过，编程时对功能点的考虑还是要全面。       既然函数没有错误的关键是等价类划分正确完整且处理正确，那么测试时，只要把输入的等价类都列出来，并设定正确的预期输出，进行测试就行了。   

22、60;   这就是通常说的“等价类”法，从测试角度来说的“等价”，是指测试效果上的等价，即同类中一个数据测试通过，可以肯定其他数据也会测试通过。       用例设计的首要工作是设定输入。输入有哪些呢？要从正常输入、边界输入、非法输入三方面考虑，每方面进一步划分形成等价类，即要考虑：有哪些正常输入？有哪些边界输入？有哪些非法输入？多个输入时，例如有多个参数，首先把各个参数的等价类列出来，然后要考虑参数之间是否存在特殊的组合关系。例如下面的函数：/计算某年某月某日是星期几，参数分别表示年月日int Date(int

23、year, int month, int day); 用例如下表(假设year的有效范围是1-9999)：输入正常值边界值非法值组合Year2000（闰年）2009（非闰年）19999010000闰年和非闰年要保证都和2月组合；2月要和28、29、30日组合；小月要和30、31日组合；大月要和31、32日组合month2（短月）3（大月）4（小月）112013Day10（普通）28（非闰年二月）29（闰年二月）30（小月）131032        用例的输出是比较容易被轻视的工作，但是，没有充分且正确的预期输出，用例基本上

24、没有意义，就像医生要求病人做一大堆检查，却不看检查结果一样。预期输出要根据程序的设计功能确定正确的值。一个用例的预期输出可能有多个。       等价类法是与程序的基本特性“对数据分类处理”相匹配的方法。对于一个函数来说，如果对数据的分类正确且完整，每一个分类处理正确，那么，程序就没有问题。同样，测试时，只要依据设计功能，找出所有等价类，那么，用例就是完整的。所以，用例的完整性，本质上是指等价类是否划分正确且完整，每一类的正确输出是否均依据设计功能正确设定。       使用

25、了等价类法后，是否需要使用其他方法呢？       等价类法从“有哪些正常输入？有哪些边界输入？有哪些非法输入？”三个方面来考虑等价类，因此，边界值法是等价类法的一部分。  常见的用例设计方法中还有正交法和错误推测法。正交法考虑数据的组合，实际上，如果程序对输入数据的组合需要判断处理，也是一种等价类划分，但正交法会产生大量的多余组合，且可能缺少必要的组合，因此不推荐采用正交法，应该根据数据的实际意义自行组合。单独从错误推测角度去设计用例未免太不可靠，但错误推测法可以作为检查等价类是否完整的一种思路，即用等价类法设计用例后，可以考虑哪些输入比较容易产生错误，以检查是否遗漏，这只是一种检查思路，也包含在等价类法之中。总之，用例设计只需使用等价类法，但可以从多种角度检查等价类的完整性。4.5循环测试法在程序中多循环判断是，我们一样需要重点关注，根据循环的重量级进行。例如一个简单循环判断：如下图4-5,有如下几个分支需要覆盖：1、跳过整个循环：不进入循环流程2、仅有一次进入循环：需要进行数据构造，能够让循环运行一次3、n次进入循环（n为循环的最大次数）不难看出，通过上述分支的覆盖，就可以验证循环的功能以及循环设置的边界是否生效，