白盒测试，又称结构测试、逻辑驱动测试，是一种基于程序内部逻辑结构进行的测试方法。

了解程序的源代码、逻辑结构和实现细节，从而通过分析控制流、数据流等来设计测试比例，以验证程序的每个路径、语句和分支是否按预期工作。

白盒测试核心思想：站在程序内部的角度，检查代码结构的正确性与逻辑的完整性

目标

验证程序内部的逻辑是否正确

发现程序内部潜在的逻辑错误或缺陷

确保程序的所有语句至少执行一次

主要技术与类型

白盒测试的核心在于覆盖率分析。

  • 语句覆盖：程序中每条可执行语句至少执行一次
  • 判定覆盖/分支覆盖：每个判断的“真/假”分支至少执行一次
  • 条件覆盖：判断中的每个布尔表达式都取到真、假
  • 判定-条件覆盖：同时满足判定覆盖与条件覆盖
  • 条件组合覆盖：组合所有条件真/假的所有情况
  • 路径覆盖：程序中所有可能路径至少执行一次
  • 数据流覆盖：检查变量的定义、使用与失效之间的路径

测试的常用方法

控制流测试

通过分析程序的控制结构（顺序、选择、循环）建立控制流图（Control Flow Graph, CFG），设计测试用例以覆盖所有语句、分支与路径。

常用技术包括：基本路径测试（Basis Path Testing）、环路测试（Loop Testing）

控制流图关键元素：节点（表示语句或代码块）、边（表示控制流的转移（执行路径））

可通过 圈复杂度（Cyclomatic Complexity） 计算最少测试路径

V(G)=E−N+2 V(G)=E-N+2

其中，E 为边数，N 为节点数。

数据流测试

侧重分析变量的定义（Definition）、引用（Use）和失效（Kill）关系，检查是否存在未定义即使用、定义后未使用等错误。

常见缺陷类型：使用未定义变量；定义但从未使用；使用后未释放资源；变量作用域混乱。

循环测试

专门针对程序中的循环结构进行测试。
基本策略包括：零次循环测试（跳过循环）；一次循环测试；多次循环测试（典型次数）；边界循环测试（最大次数或超过一次）。

例如：

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for (int i = 0; i < n; i++) {...}

测试时应考虑 n=0, n=1, n=2, n=边界值等情况。

基本路径测试

由 McCabe 提出，是控制流测试的一种。
主要步骤：画出程序的控制流图；计算圈复杂度 V(G)；确定独立路径集合；为每条独立路径设计测试用例。

示例：

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if (x > 0)
   x = x - 1;
else
   x = x + 1;
print(x);

独立路径有两条：

  1. x > 0 的路径；

  2. x <= 0 的路径。

白盒测试的实施流程：阅读与理解源代码（掌握逻辑结构）->建立程序控制流图（CFG）->选择合适的覆盖标准（语句/分支/路径）->设计测试用例（输入集）->执行测试、记录结果->分析未覆盖的代码部分->修正缺陷与补充测试

优点

能发现隐藏的逻辑错误、未执行代码、死循环等内部缺陷；测试覆盖率高，可度量测试充分性；可评估代码质量、复杂度、可靠性；可与持续集成结合实现自动化测试

缺点

需要掌握代码实现，成本较高；不适用于大型系统的整体测试；难以检测需求层面的缺陷；当代码变更频繁时维护成本高