詳細講解單元測試的內容

單元測試由一組獨立的測試構成，每個(gè)測試針對軟件中的一個(gè)單獨的程序單元。單元測試并非檢查程序單元之間是否能夠合作良好，而是檢查單個(gè)程序單元行為是否正確。

在單元測試時(shí)，測試人員根據詳細設計說(shuō)明書(shū)和源程序清單，了解到該模塊的I/O條件和模塊的邏輯結構，主要采用白盒測試的測試用例，輔之以黑盒測試的測試用例，使之對任何合理和不合理的輸入都要能鑒別和響應。這就要求對程序所有的局部和全局的數據結構、外部接口和程序代碼的關(guān)鍵部分進(jìn)行桌面檢查和代碼審查。

在單元測試中進(jìn)行的測試工作主要在5個(gè)方面對被測模塊進(jìn)行檢查：

1. 模塊接口測試

在單元測試開(kāi)始時(shí)，應該對通過(guò)所有被測模塊的數據流進(jìn)行測試。如果數據不能正常地輸入及輸出，那么其他的全部測試都說(shuō)明不了問(wèn)題。Myers在關(guān)于軟件測試的書(shū)中為接口測試提出了一個(gè)檢查表：

• 模塊輸入參數的數目是否與模塊形式參數數目相同。
• 模塊各輸入的參數屬性與對應的形參屬性是否一致。
• 模塊各輸入的參數類(lèi)型與對應的形參類(lèi)型是否一致。
• 傳到被調用模塊的實(shí)參的數目是否與被調用模塊形參的數目相同。
• 傳到被調用模塊的實(shí)參的屬性是否與被調用模塊形參的屬性相同。
• 傳到被調用模塊的實(shí)參的類(lèi)型是否與被調用模塊形參的類(lèi)型相同。
• 引用內部函數時(shí)，實(shí)參的次序和數目是否正確。
• 是否引用了與當前入口無(wú)關(guān)的參數。
• 用于輸入的變量有沒(méi)有改變。
• 在經(jīng)過(guò)不同模塊時(shí)，全局變量的定義是否一致。
• 限制條件是否以形參的形式傳遞。
• 使用外部資源時(shí)，是否檢查可用性并及時(shí)釋放資源，如內存、文件、硬盤(pán)、端口等。

當模塊通過(guò)外部設備進(jìn)行輸入/輸出操作時(shí)，必須擴展接口測試，附加如下的測試項目：

• 文件的屬性是否正確。
• Open與Close語(yǔ)句是否正確。
• 規定的格式是否與I/O語(yǔ)句相符。
• 緩沖區的大小與記錄的大小是否相配合。
• 在使用文件前，文件是否打開(kāi)。
• 文件結束的條件是否安排好了。
• I/O錯誤是否檢查并做了處理。
• 在輸出信息中是否有文字錯誤。

2. 局部數據結構測試

模塊的局部數據結構是最常見(jiàn)的錯誤來(lái)源，應設計測試用例以檢查以下各種錯誤：

• 不正確或不一致的數據類(lèi)型說(shuō)明。
• 使用尚未賦值或尚未初始化的變量。
• 錯誤的初始值或錯誤的默認值。
• 變量名拼寫(xiě)錯或書(shū)寫(xiě)錯—— 使用了外部變量或函數。
• 不一致的數據類(lèi)型。
• 全局數據對模塊的影響。
• 數組越界。
• 非法指針。

3. 路徑測試

檢查由于計算錯誤、判定錯誤、控制流錯誤導致的程序錯誤。由于在測試時(shí)不可能做到窮舉測試，所以在單元測試時(shí)要根據“白盒”測試和“黑盒”測試用例設計方法設計測試用例，對模塊中重要的執行路徑進(jìn)行測試。重要的執行路徑指那些處在完成單元功能的算法、控制、數據處理等重要位置的執行路徑，也指由于控制較復雜而易錯的路徑，有選擇地對執行路徑進(jìn)行測試是一項重要的任務(wù)。應當設計測試用例查找由于錯誤的計算、不正確的比較或不正常的控制流而導致的錯誤，對基本執行路徑和循環(huán)進(jìn)行測試可發(fā)現大量的路徑錯誤。

在路徑測試中，要檢查的錯誤有：死代碼，錯誤的計算優(yōu)先級，算法錯誤，混用不同類(lèi)的操作，初始化不正確，精度錯誤—— 比較運算錯誤、賦值錯誤，表達式的不正確符號—— >、>=；=、==、！=，循環(huán)變量的使用錯誤—— 錯誤賦值以及其他錯誤等。

比較操作和控制流向緊密相關(guān)，測試用例設計需要注意發(fā)現比較操作的錯誤：

• 不同數據類(lèi)型的比較。
• 不正確的邏輯運算符或優(yōu)先次序。
• 因浮點(diǎn)運算精度問(wèn)題而造成的兩值比較不等。
• 關(guān)系表達式中不正確的變量和比較符。
• “差 1 錯”，即不正常的或不存在的循環(huán)中的條件。
• 當遇到發(fā)散的循環(huán)時(shí)無(wú)法跳出循環(huán)。
• 當遇到發(fā)散的迭代時(shí)不能終止循環(huán)。
• 錯誤的修改循環(huán)變量。

4. 錯誤處理測試

錯誤處理路徑是可能引發(fā)錯誤處理的路徑及進(jìn)行錯誤處理的路徑，錯誤出現時(shí)錯誤處理程序重新安排執行路線(xiàn)，或通知用戶(hù)處理，或干脆停止執行使程序進(jìn)入一種安全等待狀態(tài)。測試人員應意識到，每一行程序代碼都可能執行到，不能自己認為錯誤發(fā)生的概率很小而不去進(jìn)行測試。一般軟件錯誤處理測試應考慮下面幾種可能的錯誤：

• 出錯的描述是否難以理解，是否能夠對錯誤定位。
• 顯示的錯誤與實(shí)際的錯誤是否相符；
• 對錯誤條件的處理正確與否；
• 在對錯誤進(jìn)行處理之前，錯誤條件是否已經(jīng)引起系統的干預等。

在進(jìn)行錯誤處理測試時(shí)，要檢查如下內容：

• 在資源使用前后或其他模塊使用前后，程序是否進(jìn)行錯誤出現檢查。
• 出現錯誤后，是否可以進(jìn)行錯誤處理，如引發(fā)錯誤、通知用戶(hù)、進(jìn)行記錄。
• 在系統干預前，錯誤處理是否有效，報告和記錄的錯誤是否真實(shí)詳細。

5. 邊界測試

邊界測試是單元測試中最后的任務(wù)。軟件常常在邊界上出錯，例如，在一個(gè)程序段中有一個(gè)n次循環(huán)，當到達第n次循環(huán)時(shí)就可能會(huì )出錯；或者在一個(gè)有n個(gè)元素的數組中，第n個(gè)元素時(shí)是很容易出錯的。因此，要特別注意數據流、控制流中剛好等于、大于或小于確定的比較值時(shí)出錯的可能性。對這些地方要仔細地選擇測試用例，認真加以測試。

此外，如果對模塊性能有要求的話(huà)，還要專(zhuān)門(mén)進(jìn)行關(guān)鍵路徑測試，以確定最壞情況下和平均意義下影響運行時(shí)間的因素。下面是邊界測試的具體要檢查的內容：

• 普通合法數據是否正確處理。
• 普通非法數據是否正確處理。
• 邊界內最接近邊界的（合法）數據是否正確處理。
• 邊界外最接近邊界的（非法）數據是否正確處理等。
• 在n次循環(huán)的第0次、第1次、第n次是否有錯誤。
• 運算或判斷中取最大最小值時(shí)是否有錯誤；
• 數據流、控制流中剛好等于、大于、小于確定的比較值時(shí)是否出現錯誤。

為了使單元測試能充分細致地展開(kāi)，應在實(shí)施單元測試中遵守下述要求：

1）語(yǔ)句覆蓋達到100%。

語(yǔ)句覆蓋指被測單元中每條可執行語(yǔ)句都被測試用例所覆蓋。語(yǔ)句覆蓋是強度最低的覆蓋要求，要考慮語(yǔ)句覆蓋的意義，只要想象一下用一段從沒(méi)執行過(guò)的程序控制龐大的飛行器升上天空，然后設法使它精確入軌，這種輕率簡(jiǎn)直就是荒唐。實(shí)際測試中，不一定能做到每條語(yǔ)句都執行到。第一，存在“死碼”，即由于程序設計錯誤在任何情況下都不可能執行到的代碼。第二，不是“死碼”，但是由于要求的測試輸入及條件非常難達到或單元測試的條件所限，使得代碼沒(méi)有得到運行。因此，在可執行語(yǔ)句未得到執行時(shí)，要深入程序作詳細的分析。如果是屬于以上兩種情況，則可以認為完成了覆蓋，但是對于后者，如果可能一定要盡量測試到，如果以上兩者都不是，則是因為測試用例設計不充分，需要再設計測試用例。

2）分支覆蓋達到100%。

分支覆蓋指分支語(yǔ)句取真值和取假值各一次，分支語(yǔ)句是程序控制流的重要處理語(yǔ)句，在不同流向上測試可以驗證這些控制流向的正確性。分支覆蓋使這些分支產(chǎn)生的輸出都得到驗證，提高測試的充分性。

3）覆蓋錯誤處理路徑。

4）單元的軟件特性覆蓋。

軟件的特性包括功能、性能、屬性、設計約束、狀態(tài)數目、分支的行數等。

5）對試用額定數據值、奇異數據值和邊界值的計算進(jìn)行檢驗，用假想的數據類(lèi)型和數據值運行，測試排斥不規則輸入的能力。

單元測試通常是由編寫(xiě)程序的人自己完成的，但是項目負責人應當關(guān)心測試的結果。所有的測試用例和測試結果都是模塊開(kāi)發(fā)的重要資料，需妥善保存。