单元测试代码覆盖率解析

前言

在做单元测试时，代码覆盖率常常被拿来作为衡量测试好坏的指标，甚至，用代码覆盖率来考核测试任务完成情况，比如，代码覆盖率必须达到80％或 90％。于是乎，测试人员费尽心思设计案例覆盖代码。用代码覆盖率来衡量，有利也有有弊。本文我们就代码覆盖率展开讨论，也欢迎同学们踊跃评论。

首先，让我们先来了解一下所谓的“代码覆盖率”。我找来了所谓的定义：

代码覆盖率 ＝ 代码的覆盖程度，一种度量方式。

上面简短精悍的文字非常准确的描述了代码覆盖率的含义。而代码覆盖程度的度量方式是有很多种的，这里介绍一下最常用的几种：

1. 语句覆盖(StatementCoverage)

又称行覆盖(LineCoverage)，段覆盖(SegmentCoverage)，基本块覆盖(BasicBlockCoverage)，这是最常用也是最常见的一种覆盖方式，就是度量被测代码中每个可执行语句是否被执行到了。这里说的是“可执行语句”，因此就不会包括像C＋＋的头文件声明，代码注释，空行，等等。非常好理解，只统计能够执行的代码被执行了多少行。

需要注意的是，单独一行的花括号｛｝ 也常常被统计进去。语句覆盖常常被人指责为“最弱的覆盖”，它只管覆盖代码中的执行语句，却不考虑各种分支的组合等等。

假如你的上司只要求你达到语句覆盖，那么你可以省下很多功夫，但是，换来的确实测试效果的不明显，很难更多地发现代码中的问题。

这里举一个不能再简单的例子，我们看下面的被测试代码：

int foo(int a, int b)
{
 return a / b;
}

假如我们的测试人员编写如下测试案例：

TeseCase: a = 10, b = 5

测试人员的测试结果会告诉你，他的代码覆盖率达到了100％，并且所有测试案例都通过了。然而遗憾的是，我们的语句覆盖率达到了所谓的100%，但是却没有发现最简单的Bug，比如，当我让b=0时，会抛出一个除零异常。

正因如此，假如上面只要求测试人员语句覆盖率达到多少的话，测试人员只要钻钻空子，专门针对如何覆盖代码行编写测试案例，就很容易达到主管的要求。当然了，这同时说明了几个问题：

1.主管只使用语句覆盖率来考核测试人员本身就有问题。

2.测试人员的目的是为了测好代码，钻如此的空子是缺乏职业道德的。 

3.是否应该采用更好的考核方式来考核测试人员的工作？ 

为了寻求更好的考核标准，我们必须先了解完代码覆盖率到底还有哪些，如果你的主管只知道语句覆盖，行覆盖，那么你应该主动向他介绍还有更多的覆盖方式。比如：

2. 判定覆盖(DecisionCoverage)

又称分支覆盖(BranchCoverage)，所有边界覆盖(All-EdgesCoverage)，基本路径覆盖(BasicPathCoverage)，判定路径覆盖(Decision-Decision-Path)。它度量程序中每一个判定的分支是否都被测试到了。这句话是需要进一步理解的，应该非常容易和下面说到的条件覆盖混淆。因此我们直接介绍第三种覆盖方式，然后和判定覆盖一起来对比，就明白两者是怎么回事了。

3. 条件覆盖(ConditionCoverage)

它度量判定中的每个子表达式结果true和false是否被测试到了。为了说明判定覆盖和条件覆盖的区别，我们来举一个例子，假如我们的被测代码如下：

int foo(int a, int b)
{
 if (a < 10 || b < 10) // 判定
 {
 return 0; // 分支一
 }
 else
 {
 return 1; // 分支二
 }
}

设计判定覆盖案例时，我们只需要考虑判定结果为true和false两种情况，因此，我们设计如下的案例就能达到判定覆盖率100％：

TestCaes1: a = 5, b ＝ 任意数字 覆盖了分支一
TestCaes2: a = 15, b = 15 覆盖了分支二

设计条件覆盖案例时，我们需要考虑判定中的每个条件表达式结果，为了覆盖率达到100％，我们设计了如下的案例：

TestCase1: a = 5, b = 5 true, true
TestCase4: a = 15, b = 15 false, false

通过上面的例子，我们应该很清楚了判定覆盖和条件覆盖的区别。需要特别注意的是：条件覆盖不是将判定中的每个条件表达式的结果进行排列组合，而是只要每个条件表达式的结果true和false测试到了就OK了。因此，我们可以这样推论：完全的条件覆盖并不能保证完全的判定覆盖。比如上面的例子，假如我设计的案例为：

TestCase1: a = 5, b = 15 true, false 分支一
TestCase1: a = 15, b = 5 false, true 分支一

我们看到，虽然我们完整的做到了条件覆盖，但是我们却没有做到完整的判定覆盖，我们只覆盖了分支一。上面的例子也可以看出，这两种覆盖方式看起来似乎都不咋滴。我们接下来看看第四种覆盖方式。

4. 路径覆盖(PathCoverage)

又称断言覆盖(PredicateCoverage)。它度量了是否函数的每一个分支都被执行了。 这句话也非常好理解，就是所有可能的分支都执行一遍，有多个分支嵌套时，需要对多个分支进行排列组合，可想而知，测试路径随着分支的数量指数级别增加。比如下面的测试代码中有两个判定分支：

int foo(int a, int b)
{
 int nReturn = 0;
 if (a < 10)
 {// 分支一
 nReturn += 1;
 }
 if (b < 10)
 {// 分支二
 nReturn += 10;
 }
 return nReturn;
}

对上面的代码，我们分别针对我们前三种覆盖方式来设计测试案例：

a. 语句覆盖

TestCase a = 5, b = 5 nReturn = 11

 语句覆盖率100％

b. 判定覆盖

TestCase1 a = 5, b = 5  nReturn = 11
TestCase2 a = 15, b = 15 nReturn = 0

判定覆盖率100％ 

c. 条件覆盖

TestCase1 a = 5, b = 15 nReturn = 1
TestCase2 a = 15, b = 5  nReturn = 10

条件覆盖率100％  

我们看到，上面三种覆盖率结果看起来都很酷！都达到了100％！主管可能会非常的开心，但是，让我们再去仔细的看看，上面被测代码中，nReturn的结果一共有四种可能的返回值：0，1，10，11，而我们上面的针对每种覆盖率设计的测试案例只覆盖了部分返回值，因此，可以说使用上面任一覆盖方式，虽然覆盖率达到了100%，但是并没有测试完全。接下来我们来看看针对路径覆盖设计出来的测试案例：

TestCase1 a = 5,  b = 5   nReturn = 0
TestCase2 a = 15, b = 5   nReturn = 1
TestCase3 a = 5,  b = 15  nReturn = 10
TestCase4 a = 15, b = 15  nReturn = 11

路径覆盖率100％ 

太棒了！路径覆盖将所有可能的返回值都测试到了。这也正是它被很多人认为是“最强的覆盖”的原因了。

还有一些其他的覆盖方式，如：循环覆盖(LoopCoverage)，它度量是否对循环体执行了零次，一次和多余一次循环。剩下一些其他覆盖方式就不介绍了。

总结

通过上面的学习，我们再回头想想，覆盖率数据到底有多大意义。我总结了如下几个观点，欢迎大家讨论：

a. 覆盖率数据只能代表你测试过哪些代码，不能代表你是否测试好这些代码。（比如上面第一个除零Bug）

b. 不要过于相信覆盖率数据。

c. 不要只拿语句覆盖率(行覆盖率)来考核你的测试人员。

d. 路径覆盖率 > 判定覆盖 > 语句覆盖

e. 测试人员不能盲目追求代码覆盖率，而应该想办法设计更多更好的案例，哪怕多设计出来的案例对覆盖率一点影响也没有。