软件自动化测试—代码覆盖率

在<professional software testing with visual studio 2005 team system tools for software developer>中提到了代码覆盖率，我很久没有去书店了，不知道是不是出了新的版本，觉得书里面关于代码覆盖率方面的知识有些地方没有讲，在这里补充一下。先回顾一下如何

查看代码覆盖率

创建一个C#工程WildChar（无所谓是类型库工程还是命令行程序工程），假设我们要写一个将字符串按单词成对反转的程序。将下面的代码贴到工程的一个cs文件中：

Program.cs

public static string ReverseStringPair(string input) { if (string.IsNullOrEmpty(input)) throw new ArgumentNullException("input"); char[] result = new char[input.Length]; int resultIter = 0; ReverseStringPairImp(input, 0, result, resultIter); return new string(result); } private static void ReverseStringPairImp(string input, int inputIter, char[] result, int resultIter) { // skip white space while (inputIter < input.Length && input[inputIter] == ' ') inputIter++; int[] indics = new int[2] { inputIter, // first word begin index, 0 // second word begin index }; for (; inputIter < input.Length; ++inputIter) { if (input[inputIter] == ' ') { if (indics[1] == 0) indics[1] = -1; else if (indics[1] > 0) break; } else if (input[inputIter] != ' ' && indics[1] == -1) indics[1] = inputIter; } // copy second word, inputIter points to the end of second word if (indics[1] > 0) { for (int i = indics[1]; i < inputIter; ++i) result[resultIter++] = input[i]; indics[1]--; // copy white space while (indics[1] >= 0 && input[indics[1]] == ' ') indics[1]--; result[resultIter++] = ' '; } else indics[1] = input.Length - 1; // copy the first word for (int i = indics[0]; i <= indics[1]; ++i) result[resultIter++] = input[i]; // next pair if (inputIter < input.Length) { result[resultIter++] = ' '; ReverseStringPairImp(input, inputIter, result, resultIter); } }

创建单元测试用例

把鼠标放在ReverseStringPair函数的声明上（或者说第一行），点击右键，并且选择“创建单元测试”命令，一切按照默认的设置选择“确定”按钮，创建一个测试工程。

在新创建的测试工程自动添加的programtest.cs（因为类名叫做program）文件里，添加一个新测试用例：

Programtest.cs

.... [TestMethod()] public void ReverseStringPairTest() { string input = "ab cd ef gh"; string expected = "cd ab gh ef"; string actual = Program.ReverseStringPair(input); Assert.AreEqual(expected, actual); }

单元测试用例创建好了以后，点击工具栏里面的“Run Tests in Current Context”，就能看到测试结果了，如下图所示：



启用代码覆盖率测试

只执行单元测试是不能检查代码覆盖情况的—即你创建的测试用例总共覆盖了多少行源代码。为什么需要特意开启代码覆盖率测试是有原因的，这个在文章的最后会讲到。

1. 在“解决方案浏览器（Solution Explorer）”里，双击“localtestrun.testrunconfig”文件。

2. 在弹出的“localtestrun.testrunconfig”窗口里，双击“代码覆盖率（Code Coverage）”。

3. 里面会列出好几个文件，有.dll ，也会有.exe。勾选你要测试代码覆盖率的程序，比如说你要测试WildChar工程—也就是我们的产品代码的代码覆盖率，请勾选WildChar.exe。不要勾选包含测试用例的那个dll文件，因为我们对测试代码本身的覆盖率没有任何兴趣。结果如下图所示：



4. 点击“应用（Apply）”关闭窗口。

在重新运行一下所有的测试用例，点击测试结果窗口工具栏最右边的按钮，查看代码覆盖率情况，如下图所示：



代码覆盖率是按百分比计算的，即 Visual Studio会告诉你，有百分之多少的产品代码被覆盖了，而且你也可以查看单个函数的代码覆盖率，如下图所示：


在“代码覆盖率结果”列表里双击每个函数名，你可以看到具体的代码覆盖信息，青绿色的代码是完全被覆盖到的，红色的代码是从来没有执行过的，而黄色的代码表示这一行有一部分代码被执行过—之所以说有一部分通常是因为一行代码有多个判断条件，有些条件执行了，有些却没有。如下图所示：

代码覆盖率的实现原理

看到这里，是不是有点神奇？为什么执行过一些自动化测试用例，就可以查看代码覆盖率呢？它是怎么实现的呢？

实际上我们在“localtestrun.testrunconfig”窗口里面设置查看代码覆盖率那一步时，Visual Studio悄悄地修改了WildChar.exe，在原来的IL 代码里添加了一些新的语句。

在解释之前，我们先考虑代码覆盖率的意思，代码覆盖率的意思其实就是表明有多少行代码被执行到了，因此首先要统计有多少块代码，然后再统计有多少块代码被执行了。什么叫代码块呢，代码块就是一段连续的代码。例如在program.cs里面，下面这些代码行组成一个代码块：

char[] result = new char[input.Length]; int resultIter = 0; ReverseStringPairImp(input, 0, result, resultIter); return new string(result);

因为上面的代码，如果不ReverseStringPairImpl 函数不抛出异常的话，就会连贯地执行下去，因为上面四行代码可以看成是一块代码（或者说是一行代码）。

而下面的代码则可以看成是两块代码：

if (indics[1] == 0) indics[1] = -1; else if (indics[1] > 0) break;

要么是第一个if执行，要么第二个if 执行。

下面的代码会有点意思，虽然是一行代码，但是可以当作两个代码块来看待：

while (inputIter < input.Length && input[inputIter] == ' ')

1. 要么前面一个条件成立，后面的条件不成立，那么最后一个语句不执行；

2. 要么两个条件都成立，最后语句执行；

3. 要么两个条件都不成立，最后一条语句不执行。

由于第二个条件存在不被执行的机会—即我们设计的所有测试用例都导致第一个条件总是不成立，所以这也是为什么在显示代码覆盖率结果的时候，上面那行代码只有部分覆盖到的原因。

有了代码块的概念之后，在实现代码覆盖率这个功能时，我们可以用一个大的布尔数组来保存有多少块代码被执行这个信息，而布尔数组的长度呢，就是程序的代码块的个数（因为一块代码可以看成一行代码）。也就是说，我们可以把产品代码手工修改成类似下面的样子：

bool pathCovered[] = new bool[11]; // 11是统计下来程序里面代码块的个数 for ( int i = 0; i < pathCovered.Length; ++i ) pathCovered[i] = false; // while (inputIter < input.Length && input[inputIter] == ' ') inputIter++; firstblock: bool result = inputIter < input.Length; pathCovered[0] = true; if ( result ) { result = input[inputIter] == ' '; pathCovered[1] = true; } else { pathCovered[2] = true; goto secondblock; } if ( result ) { pathCovered[3] = true; inputIter++; goto firstblock; } secondblock: pathCovered[4] = true; int[] indics = new int[2] { inputIter, // first word begin index, 0 // second word begin index }; for (; pathCovered[5] = true, inputIter < input.Length; pathCovered[6] = true, ++inputIter) { pathCovered[7] = true; if (input[inputIter] == ' ') { pathCovered[8] = true; if (indics[1] == 0) { pathCovered[9] = true; indics[1] = -1; } else if (indics[1] > 0) { pathCovered[10] = true; break; } } } // 统计代码覆盖率信息 int covered = 0; for ( int i = 0; i < pathCovered.Length; ++i ) { if ( pathCovered[i] ) covered++; } return covered / pathCovered.Length;

实际上这也正是visual studio在后台为我们悄悄做的工作，当然啦，Visual Studio不会直接在原来项目编译出来的文件作更改，它会将文件（wildchar.exe）拷贝一份，然后再拷贝上进行更改，更改后的程序文件会存放在 解决方案文件夹的Test Result文件夹里以测试结果命名的文件夹中，例如我的修改过的可执行文件存放在：

E:\临时文档\WildChar\TestResults\施懿民_SHIYIMIN 2009-12-19 01_02_22\Out\

使用ILDASM.exe（或者reflector.exe）你就可以看出来，例如下面就是修改过后的IL 代码：

.method private hidebysig static void ReverseStringPairImp(string input, int32 inputIter, char[] result, int32 resultIter) cil managed { // Code size 1333 (0x535) .maxstack 5 .locals init ([0] int32[] indics, [1] int32 i, [2] bool CS$4$0000, [3] int32[] CS$0$0001) IL_0000: call void Microsoft.VisualStudio.Coverage.Init_c292aced4dea6d28292bbb91547781d7::Register() // 下面就是 Visual Studio自动为我们添加的跟踪代码覆盖率的代码： IL_0005: ldsfld uint32[] Microsoft.VisualStudio.Coverage.Init_c292aced4dea6d28292bbb91547781d7::m_vscov IL_000a: ldc.i4 0xa IL_000f: ldelem.u4 IL_0010: ldc.i4 0xa IL_0015: add IL_0016: ldc.i4.1 IL_0017: stind.i1 IL_0018: nop IL_0019: br.s IL_0033 IL_001b: ldsfld uint32[] Microsoft.VisualStudio.Coverage.Init_c292aced4dea6d28292bbb91547781d7::m_vscov IL_0020: ldc.i4 0xa IL_0025: ldelem.u4 IL_0026: ldc.i4 0xb IL_002b: add IL_002c: ldc.i4.1 ... } // end of method Program::ReverseStringPairImp

使用代码覆盖率的注意事项

1. 代码覆盖率只能告诉你产品代码还有哪些地方、哪些功能模块没有测试到，或者说很仔细地测试过。不能告诉你比如测试效果是否已经足够好了，比如说代码覆盖率为100%不能说明你已经把用户的需求都考虑并且测试到了。请考虑下面的代码：

Int a = b * c;

Console.WriteLine(a);

如果b 和c的值很小的话，那么 后面的Console那句就会执行，如果我们先执行这个测试用例，那么Console那句就会被标注为已经覆盖过，而且是100%覆盖过。但是并不没有测试到b和c很大造成整数溢出异常这种情形。

2. 另外，代码覆盖率并不是自动化测试才能检查的，如果你的自动化测试用例不够，你完全可以把Visual Studio修改过的程序拷贝出来，手工执行一些测试用例。不管是自动化还是手工的测试用例，只要能够执行为覆盖的产品代码，最后 Visual Studio在统计结果的时候，都会统计进去（当然，手工用例的执行，应该在 Visual studio统计结果之前执行—通常就是一次Test Run执行完毕之前）。