變異測試

變異測試（Mutation Testing）（有時也叫做“變異分析”）是一種在細節方面改進程式原始碼的軟體測試方法。這些所謂的變異，是基於良好定義的變異操作，這些操作或者是模擬典型套用錯誤（例如：使用錯誤的操作符或者變數名字），或者是強制產生有效地測試（例如使得每個表達式都等於0）。目的是幫助測試者發現有效地測試，或者定位測試數據的弱點，或者是在執行中很少（或從不）使用的代碼的弱點。

基本介紹

• 中文名：變異測試
• 外文名：Mutation Testing
• 別名：編譯分析
• 創始人：Dick Lipton
• 變異操作：算術和邏輯的突變操作等

變異測試

概述

首創於1970s，變異測試最初是為了定位揭示測試單元的弱點。這個理論是：如果一個邊緣被引入，同時出現的行為（通常是輸出）不受影響的情況下，那么這說明了：變異代碼從沒有被執行過（產生了過剩代碼）或者測試單元無法定位錯誤。為了使之適用於所有情況，必須引入大量的變異，導致這個程式的極大量的副本被編譯和執行。變異測試的花費問題，阻礙了它作為一種軟體測試方法的實際套用。

變異測試最初被一個學生Dick Lipton提出，被DeMillo，Lipton和Sayward首次發現和公之於眾。Lipton and Sayward.，是第一個變異測試工具，是由Timothy Budd於1980在耶魯大學的博士工作（名為變異分析）中實現的。

近來，隨著電腦能力的發展，變異測試也在電腦科學論壇中重新復興起來。而且，已經有一些定義方法，可以把變異測試套用在OOP和非過程化語言中，如XML,SMV以及有限狀態機。

變異測試的前景

變異測試，通過選擇一些變異操作，並對於每一個可執行代碼段依次把它們套用在原始碼中。對程式使用變異操作的結果叫做一個突變異種。如果測試單元可以察覺到錯誤（即：一個測試失敗了），那么就說該突變異種被殺害了。

例如，考慮項目的C++代碼片段：

if (a && b)

c = 1;

else

c = 0;

條件編譯操作可以用“||”來替換“&&”，產生下面的突變：

if (a || b)

c = 1;

else

c = 0;

現在，為了使測試殺死這個突變，需要滿足一下條件：

（1） 測試輸入數據必須對突變和原始創新引起不同的程式狀態。例如：一個測試a=1,b=0可以達到這個目的。

（2）‘c’的值應該傳播到程式輸出並被測試檢查。

弱的突變測試（弱的突變覆蓋）只要求滿足第一個條件。強的突變測試要求滿足兩個條件。強突變更有效，因此它保證測試單元可以真實的捕捉錯誤。弱突變近似於代碼覆蓋方法。它只需較少的計算能力來保證測試單元滿足弱突變測試。

一些變異操作

一些突變操作已經被發現了，例如：算術和邏輯的突變操作，並行工程，複雜對象如容器……

變異測試相關工作

2011年TSE文章詳盡闡述了從變異測試自上世紀70年代提出，截止到當年為止的所有關於變異測試的工作。