核電DCS軟件開發(fā)中白盒測試的方法與實(shí)踐

王飛 于凱華

摘要：軟件單元測試是軟件測試的基礎(chǔ)，是保證軟件質(zhì)量的一個(gè)重要階段，同時(shí)也是發(fā)現(xiàn)軟件缺陷的關(guān)鍵步驟；該文首先介紹軟件單元測試中白盒測試的方法；然后以核電DCS歷史數(shù)據(jù)庫軟件為案例，具體研究了歷史數(shù)據(jù)庫軟件白盒測試的測試用例的設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)介紹了白盒測試用例的設(shè)計(jì)步驟，并對幾種邏輯覆蓋準(zhǔn)則進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：核電DCS；軟件測試；白盒測試

中圖分類號：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）11-0095-02

Abstract： Software unit testing is the foundation of software testing and an important stage of software quality assurance. The white-box-testing method in the software testing is introduced； then it takes some history database software used in DCS of nuclear power plant as the case and studies the white-box-testing test cases design method. The design procedure of the white-box-testing test cases is summarized and several kinds of cover criteria are compared. At last the merits of MC/DC coverage and the white-box-testing coverage criterion of history database used in DCS of nuclear power plant are studied.

Key words： DCS of nuclear power plant； software testing； White-box-testing

自從數(shù)字計(jì)算機(jī)應(yīng)用于核電站控制系統(tǒng)以來，軟件在核電廠控制系統(tǒng)中起著日益重要的作用，而有缺陷的軟件的確存在。核電站控制系統(tǒng)軟件的工作情況復(fù)雜，一旦軟件出現(xiàn)問題，往往造成災(zāi)難性后果。因此，核電廠對核電廠控制系統(tǒng)軟件部分提出了相當(dāng)高的要求。

軟件測試的方法可以分為黑盒測試和白盒測試，其中白盒測試是保證并提高軟件質(zhì)量的常規(guī)手段之一，是發(fā)現(xiàn)軟件缺陷的關(guān)鍵步驟，是軟件測試的基礎(chǔ)。本文涉及的編程語言均為C/C++語言。

1 白盒測試方法

白盒測試又稱結(jié)構(gòu)、邏輯測試或程序測試。這種測試需要了解程序的內(nèi)部情況，并依據(jù)內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和執(zhí)行測試用例。單元測試時(shí)一般采用白盒測試。白盒測試測試方法有邏輯覆蓋法和基本路徑法。

2 核電DCS歷史數(shù)據(jù)庫軟件測試白盒測試用例的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)測試用例的步驟

通過對核電DCS歷史數(shù)據(jù)庫軟件的分析，得出相應(yīng)白盒測試測試用例設(shè)計(jì)步驟如下：

1）首先采用等價(jià)類劃分、邊界值分析的方法進(jìn)行用例設(shè)計(jì)，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行用例設(shè)計(jì)：

① 在數(shù)據(jù)允許范圍內(nèi)；

② 在數(shù)據(jù)允許范圍外；

③ 數(shù)據(jù)的邊界；

④ 極限值；

⑤ 這些類型的綜合。

2）然后在語句覆蓋、組合條件方面進(jìn)行考慮，檢查是否有沒有執(zhí)行到的語句、組合條件，然后采用回溯的方法，考慮相應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)。

3）基于以上兩種用例設(shè)計(jì)方法，還可以靠經(jīng)驗(yàn)和直覺推測程序中可能存在的各種錯(cuò)誤，進(jìn)行錯(cuò)誤推測，從而有針對性地編寫檢查這些錯(cuò)誤的測試用例。

2.2 測試用例設(shè)計(jì)實(shí)例

下面以核電DCS歷史數(shù)據(jù)庫中基于斜率比較的旋轉(zhuǎn)門壓縮算法模塊中程序?yàn)槔鞒虉D如圖1所示，具體研究白盒測試用例的設(shè)計(jì)。

1） 對程序流程圖的說明：如圖1所示，英文字母A、B、C、D、E、G表示程序分支的判定，其中的某個(gè)判定可能是一系列條件的組合，圖1中英文字母T、F表示程序分支的判定結(jié)果的真、假，小寫英文字母表示程序的路徑。

2） 對覆蓋準(zhǔn)則進(jìn)行選取，選為修正條件/判定覆蓋（MC/DC）。

3） 分析流程圖中的程序分支點(diǎn)，對分支點(diǎn)的判定進(jìn)行提取，如表1所示。

4） 根據(jù)選取的準(zhǔn)則來確定需要覆蓋的路徑，并進(jìn)行測試用例的設(shè)計(jì)，如表2所示。

通過表2中的測試用例可以看出：測試用例1和測試用例2使判定A取真、假各一次，測試用例3和測試用例4使判定C取真、假各一次，測試用例2、測試用例3、測試用例4、測試用例5使判定B取真、假各一次，測試用例5、測試用例6、測試用例7使分支結(jié)構(gòu)中條件斜率的取值取得了所有的可能的結(jié)果，并進(jìn)行了轉(zhuǎn)換一次和單條件的變化，同時(shí)程序模塊的入口以及出口點(diǎn)都被調(diào)用了。由此可見，表2中測試用例達(dá)到了判定準(zhǔn)則修正條件/判定覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)，滿足測試要求。

3 核電DCS歷史數(shù)據(jù)庫軟件測試白盒測試覆蓋準(zhǔn)則

通過對單元測試中白盒測試方法的研究，設(shè)計(jì)測試用例時(shí)需要滿足的幾種覆蓋準(zhǔn)則存在以下特點(diǎn)：

設(shè)計(jì)測試用例（a，b，x）=（2，0，4） 就可達(dá)到語句覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。若第一個(gè)條件語句中的邏輯與被錯(cuò)誤地編寫成邏輯或，上面設(shè)計(jì)的測試用例是不能發(fā)現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤的；又如若第三個(gè)條件語句中x>1誤寫成x>0，這個(gè)測試用例也是不能發(fā)現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤的。

2） 判定覆蓋：在判定覆蓋中，判定語句基本是由多個(gè)邏輯條件組合而成，若只是判斷其整個(gè)最終結(jié)果，而忽略單個(gè)條件的取值情況，必然會導(dǎo)致部分測試路徑無法覆蓋。這樣的判定覆蓋并不全面。

3） 條件覆蓋：條件覆蓋中需要保證使一個(gè)判定中的每一個(gè)條件都取到兩個(gè)不同的結(jié)果，而判定覆蓋中對這一點(diǎn)并無要求，由此可見條件覆蓋相較判定覆蓋，其發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的能力較強(qiáng)。

4） 條件判定覆蓋：條件判定覆蓋要求測試用例使得條件語句中每個(gè)條件的所有可能都至少出現(xiàn)一次，同時(shí)判定條件可能的結(jié)果都至少出現(xiàn)一次，每一個(gè)條件能獨(dú)立影響判定結(jié)果的變化都至少出現(xiàn)一次（即：其他條件不變，只改變這個(gè)條件時(shí)判定結(jié)果變化）。

4 結(jié)論

對于數(shù)據(jù)庫軟件來說，其執(zhí)行語句中可能包含布爾表達(dá)式，在進(jìn)行軟件白盒測試用例設(shè)計(jì)時(shí)，其表達(dá)式的復(fù)雜性值得深入研究。由于數(shù)據(jù)庫軟件數(shù)據(jù)存儲的下一步動作受到多個(gè)條件的制約，在程序設(shè)計(jì)中分支判斷必然是一個(gè)多條件組合的布爾表達(dá)式，對于這樣的程序模塊，對其進(jìn)行白盒測試，使用修正條件/判定覆蓋是一個(gè)比較有實(shí)效的折中辦法，這樣能有效的發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤，又可以避免陷入煩瑣的用例設(shè)計(jì)中。

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【通聯(lián)編輯：梁書】