代码覆盖率

在上一课《代码测试入门》中，我们讨论了如何编写并保存简单测试。本课将探讨应编写哪些类型的测试，以确保代码正确性。

代码覆盖率

“代码覆盖率”用于描述测试期间程序源代码中被执行到的比例。业内存在多种覆盖率度量指标，下文将介绍几种较为常用且有价值的指标。

语句覆盖率

语句覆盖率指测试例已执行的语句占全部语句的百分比。

考虑以下函数：

int foo(int x, int y)
{
    int z{ y };
    if (x > y)
    {
        z = x;
    }
    return z;
}

调用 foo(1, 0) 即可实现对该函数的 100% 语句覆盖，因为函数内所有语句都会被执行。

对于 isLowerVowel() 函数：

bool isLowerVowel(char c)
{
    switch (c) // 语句 1
    {
    case 'a':
    case 'e':
    case 'i':
    case 'o':
    case 'u':
        return true; // 语句 2
    default:
        return false; // 语句 3
    }
}

由于一次调用无法同时覆盖语句 2 与语句 3，因此至少需要两次调用才能覆盖全部语句。

虽然追求 100% 语句覆盖率是良好目标，但仅凭此通常不足以确保程序正确。

分支覆盖率

分支覆盖率指已执行分支占总分支的百分比，其中每个可能分支均单独计数。一条 if 语句包含两个分支——条件为真时执行的分支，以及条件为假时执行的分支（即使无对应的 else 语句亦然）。switch 语句则可能包含多个分支。

int foo(int x, int y)
{
    int z{ y };
    if (x > y)
    {
        z = x;
    }
    return z;
}

此前的 foo(1, 0) 调用虽达到 100% 语句覆盖，且验证了 x > y 的场景，但仅覆盖了 50% 的分支。需再调用一次 foo(0, 1)，以测试 if 语句不执行的分支。

bool isLowerVowel(char c)
{
    switch (c)
    {
    case 'a':
    case 'e':
    case 'i':
    case 'o':
    case 'u':
        return true;
    default:
        return false;
    }
}

对于 isLowerVowel() 函数，同样需要两次调用才能达成 100% 分支覆盖：一次（如 isLowerVowel(‘a’)）测试前几个 case，另一次（如 isLowerVowel(‘q’)）测试 default 分支。多个 case 共享同一代码体时，无需逐一测试——若其中一个通过，其余亦应通过。

再看以下函数：

void compare(int x, int y)
{
    if (x > y)
        std::cout << x << " is greater than " << y << '\n'; // 情况 1
    else if (x < y)
        std::cout << x << " is less than " << y << '\n'; // 情况 2
    else
        std::cout << x << " is equal to " << y << '\n'; // 情况 3
}

为达成 100% 分支覆盖，需三次调用：

• compare(1, 0) 测试第一个 if 的“真”分支；
• compare(0, 1) 测试第一个 if 的“假”分支以及第二个 if 的“真”分支；
• compare(0, 0) 测试前两个 if 的“假”分支并执行 else 分支。

因此，仅用三次调用即可认为该函数已得到可靠测试（远优于 18 百亿亿次）。

最佳实践

力求实现 100% 分支覆盖。

循环覆盖率

循环覆盖率（俗称 0、1、2 测试法）指出：若代码中存在循环，应确保其在迭代 0 次、1 次与 2 次时均能正确工作。若 2 次迭代正确，则迭代次数大于 2 时亦应正确。因而，这三类测试即可覆盖全部可能情形（循环不可能执行负数次）。

示例：

#include <iostream>

void spam(int timesToPrint)
{
    for (int count{ 0 }; count < timesToPrint; ++count)
         std::cout << "Spam! ";
}

为充分测试该循环，应调用三次：

• spam(0) 测试零次迭代；
• spam(1) 测试一次迭代；
• spam(2) 测试两次迭代。

若 spam(2) 正确，则对于所有 n > 2 的 spam(n) 亦应正确。

最佳实践

使用 0、1、2 测试法确保循环在不同迭代次数下均能正确工作。

测试不同类别的输入

编写接受参数的函数或接收用户输入时，应考虑各类输入的处理情况。此处“类别”指具有相似特征的一组输入。

例如，若编写求整数平方根的函数，应测试哪些值？首先可测试常规值，如 4；同时应测试 0 与负数。

以下为类别测试的基本准则：

整型：务必验证函数如何处理负值、零及正值。若涉及溢出，亦需检查。

浮点型：务必验证函数如何处理存在精度误差的值（略大或略小于预期）。推荐测试的 double 值包括 0.1 与 -0.1（略大），以及 0.7 与 -0.7（略小）。

字符串：务必验证函数如何处理空字符串、字母数字字符串、含空白字符（前导、尾部、内部）的字符串，以及全空白字符串。

若函数接收指针，切勿遗漏测试 nullptr（若尚未学习，可暂不深究）。

最佳实践

针对不同类别的输入值进行测试，以确保单元能正确处理。

测验

问题 1

什么是分支覆盖率？

显示答案

问题 2

以下函数最少需要多少次测试才能验证其正确性？

bool isLowerVowel(char c, bool yIsVowel)
{
    switch (c)
    {
    case 'a':
    case 'e':
    case 'i':
    case 'o':
    case 'u':
        return true;
    case 'y':
        return yIsVowel;
    default:
        return false;
    }
}