CN113986727A - 基于热力图的函数覆盖率检测方法、系统、终端及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于热力图的函数覆盖率检测方法、系统、终端及介质，涉及软件测试技术领域，其技术方案要点是：采用简单的插桩方式，实现了函数覆盖率的统计；同时通过绘制函数覆盖热力图的方式，实现了集成测试中函数覆盖情况的可视化表示；函数覆盖率未达到100％时，依据函数覆盖汇总热力图中的热力值分布密度筛选出指标函数，并根据所有的指标函数匹配得到新增测试算例，重新执行程序直至函数覆盖率达到100％。本发明对于覆盖率检测和提升覆盖率的工作来说，具有方便、快捷、可操作性强的优点，在实际应用中具有较好的效果，且为增加测试算例提供了基础信息，从而提高集成测试阶段的覆盖率测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及软件测试技术领域，更具体地说，它涉及基于热力图的函数覆盖率检测方法、系统、终端及介质。
背景技术
软件集成测试阶段的一个重要任务是，通过设计和执行测试算例，来检查所有函数或模块组装起来后的功能是否满足要求；同时要求实现100％的函数覆盖，即要求测试算例集合中的全部算例执行完成后，程序中所有的函数都能被覆盖到；对于规模较小的程序，可以使用相应的测试工具来得到函数覆盖率。
在科学计算类程序中，通常包含较为复杂的逻辑和数学运算，其集成测试算例执行时需要耗费大量的物理计算资源，同时也需要较长的运行时间；为了提高函数覆盖率，通常需要编写不同的测试算例并进行反复实验，来达到覆盖不同的函数的目的；但是当存在难以覆盖的函数时，这样的操作将花费大量的时间和资源。该类程序如果使用测试工具进行集成测试以获得覆盖率数据，由于测试工具需要记录每条语句的运行情况，导致其测试效率非常低，如通常比程序调试模式下的效率低很多，有时甚至几乎无法完成；从而很难实现对函数覆盖率的统计，极大地影响了这类程序的集成测试工作效率；而插桩方法可以较为容易地获取函数的覆盖情况数据，但是得到的数据并不直观。
因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的函数覆盖率检测方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于热力图的函数覆盖率检测方法、系统、终端及介质，通过简单的函数插桩方式实现了对函数调用情况的统计，避免了测试工具对测试效率的影响；同时将函数调用情况以热力图的可视化方式显示出来，借助该方式可以较为直观和高效地找到未被覆盖的函数分布情况，为增加测试算例提供了基础信息，从而提高集成测试阶段的覆盖率测试效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了基于热力图的函数覆盖率检测方法，包括以下步骤：
在待测程序所有函数头部插入统计桩函数，将函数名作为该桩函数的参数；
采用测试算例执行插过桩的待测程序，统计得到各测试算例执行时各函数的调用次数；
将各测试算例执行时各函数的调用次数作为热力值绘制相应的函数覆盖热力图；
将各测试算例的函数覆盖热力图叠加得到全部测试算例的函数覆盖汇总热力图；多个热力图相加时，对应函数的热力值直接相加；多个热力图相加时，每个格子代表的函数必须相同；
将函数覆盖汇总热力图中热力值大于零的函数个数除以全部函数的个数，得到当前全部测试算例的函数覆盖率；热力值为零的函数为未被覆盖的函数；
函数覆盖率未达到100％时，依据函数覆盖汇总热力图中的热力值分布密度筛选出指标函数，并根据所有的指标函数匹配得到新增测试算例，重新执行程序直至函数覆盖率达到100％。
进一步的，所述函数覆盖热力图的建立过程具体为：
统计程序中全部函数个数N，计算两个正整数n和m，使两个正整数的乘积不大于N；
在平面内正交的两个方向绘制n*m个正方形格子，每个格子代表唯一一个函数；函数的与格子的关系可以随意，也可以按某种关系进行排序；
每个格子的值为热力值，根据格子的热力值，对每个格子赋予不同的颜色，热力值越大则颜色越深，绘制成平面热力图。
进一步的，所述函数覆盖热力图的建立过程还包括：
将格子的热力值作为与前两个方向正交的第三个方向的值，构成一个在二维平面上竖立的柱状图，得到立体热力图；当n或m为1时，立体热力图退化为平面柱状图；
立体热力图中柱子的颜色，依据平面热力图的颜色模式赋值和绘制。
进一步的，所述正整数n和m之间的差值绝对值保持最小。
进一步的，所述热力值以函数调用次数或函数调用的执行时间进行表征。
进一步的，所述指标函数的筛选过程具体为：
设定标准覆盖面积和基准分布密度，标准覆盖面积至少覆盖一个完整的格子；
以标准覆盖面积为大小从函数覆盖汇总热力图中选取热力值分布密度小于或等于基准分布密度的区域，将选取的区域所对应的函数作为指标函数。
进一步的，所述指标函数的筛选过程具体为：
设定基准分布密度；
从函数覆盖汇总热力图中选取热力值分布密度等于基准分布密度的区域，将选取的区域所对应的所以函数均作为指标函数。
第二方面，提供了基于热力图的函数覆盖率检测系统，包括：
插桩处理模块，用于在待测程序所有函数头部插入统计桩函数，将函数名作为该桩函数的参数；
执行统计模块，用于采用测试算例执行插过桩的待测程序，统计得到各测试算例执行时各函数的调用次数；
热力图构建模块，用于将各测试算例执行时各函数的调用次数作为热力值绘制相应的函数覆盖热力图；
叠加处理模块，用于将各测试算例的函数覆盖热力图叠加得到全部测试算例的函数覆盖汇总热力图；
覆盖计算模块，用于将函数覆盖汇总热力图中热力值大于零的函数个数除以全部函数的个数，得到当前全部测试算例的函数覆盖率；
算例匹配模块，用于函数覆盖率未达到100％时，依据函数覆盖汇总热力图中的热力值分布密度筛选出指标函数，并根据所有的指标函数匹配得到新增测试算例，重新执行程序直至函数覆盖率达到100％。
第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法。
第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的基于热力图的函数覆盖率检测方法，针对集成测试中的函数覆盖率检测问题，采用简单的插桩方式，实现了函数覆盖率的统计，在程序的调试模式和发行模式下都能正常运行，相比于使用测试工具的统计方式，本方法对测试算例的运行效率几乎没有影响；同时通过绘制函数覆盖热力图的方式，实现了集成测试中函数覆盖情况的可视化表示；对于覆盖率检测和提升覆盖率的工作来说，具有方便、快捷、可操作性强的优点，在实际应用中具有较好的效果，且为增加测试算例提供了基础信息，从而提高集成测试阶段的覆盖率测试效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的流程示意图。
图2是本发明实施例中的各测试算例运行后函数的调用情况统计示意图。
图3是本发明实施例中T1算例的函数覆盖热力图。
图4是本发明实施例中T2算例的函数覆盖热力图。
图5是本发明实施例中T3算例的函数覆盖热力图。
图6是本发明实施例中三个算例的函数覆盖汇总热力图；
图7是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：基于热力图的函数覆盖率检测方法，如图1所示，具体由以下步骤实现。
步骤1，在待测程序的所有函数头部插入一个桩函数，将函数名作为该桩函数的参数，用以统计该函数的调用次数；对用参数区分的多态函数，则需要用不同的函数名区分。
设待统计的函数名为F1，桩函数的原型为int recfunc(string)，则在F1函数第一个语句前插入代码：
recfunc(string(“F1”))；。
定义一个全局变量map<string,int>mapfunc，其成员分别表示函数名和调用次数。
recfunc函数的执行逻辑为，先查找string代表的函数名是否已经在mapfunc中，如否则将该函数名加入，并将调用次数设置为1；否则在该函数名对应的调用次数中加1。
全局变量mapfunc变量的数据可以在程序启动时初始化，程序退出时保存到文件中；也可以采用定时保存的策略对其进行保存。
步骤2，使用已经编写好的测试算例，执行插过桩的程序；程序执行完成后，读取保存在文件中的mapfunc变量的值，得到该测试算例执行时各函数的调用次数。
可选地，统计得到各测试算例执行时各函数的调用次数时，当调用次数大于1时，不再增加，最终的值1或0仅表明函数是否被调用。
如待测程序包括7个函数，分别为F1～F7；一共有3个测试算例，分别为T1～T3；各算例函数的调用情况如图2所示。
步骤3，统计待测程序包含的全部函数，将各测试算例执行时函数的调用次数作为热力值，绘制各算例的函数覆盖热力图。
根据前面的执行结果，可以绘制三个测试算例的函数覆盖热力图，如图3、图4和图5所示；其热力图中m和n均为3，可以容纳9个函数；图中最外侧行(行1)表示函数F1、F2、F3，行2自左向右为函数F4、F5、F6，行3为函数F7，剩下两个空位；该图以直观的方式，显示了7个函数被三个测试算例的覆盖情况。
步骤4，将各测试算例的函数覆盖热力图叠加，得到已有的全部算例的函数覆盖汇总热力图；根据该热力图可以得到当前全部测试算例对全部函数的覆盖情况。
前面的执行结果可绘制汇总热力图，如图6所示，从该图中我们可以直观地得到在全部测试算例作用下的函数覆盖情况。
步骤5，将函数覆盖汇总热力图中热力值大于零的函数个数，除以全部函数的个数，得到当前全部测试算例的函数覆盖率；热力值为零的函数为未被覆盖的函数。
从汇总热力图上可以看出，全部函数均已被覆盖，因此覆盖率为100％。需要说明的是，热力图既可以用变色表示，也可以用数字表示。
实施例2：一种检测当前测试算例尚未覆盖的函数的方法，包括以下步骤。
步骤1同实施例一的步骤1。
步骤2，根据测试算例的执行情况，得到函数覆盖热力图。
测试算例T1执行后的结果如图3所示。
步骤3，根据函数覆盖热力图，热力值为0的函数，就是当前未被覆盖的函数，需要增加其他测试算例来实现对这些函数的覆盖。
根据图3，热力图中，函数F4、F6和F7的热力值为0，表明它们是未被覆盖的函数，需要通过增加测试算例的方法，来实现对全部函数的覆盖，如增加实施例一中的算例T2和算例T3。
实施例3：基于热力图的函数覆盖率检测系统，如图7所示，包括插桩处理模块、执行统计模块、热力图构建模块、叠加处理模块、覆盖计算模块和算例匹配模块。插桩处理模块，用于在待测程序所有函数头部插入统计桩函数，将函数名作为该桩函数的参数；执行统计模块，用于采用测试算例执行插过桩的待测程序，统计得到各测试算例执行时各函数的调用次数；热力图构建模块，用于将各测试算例执行时各函数的调用次数作为热力值绘制相应的函数覆盖热力图；叠加处理模块，用于将各测试算例的函数覆盖热力图叠加得到全部测试算例的函数覆盖汇总热力图；覆盖计算模块，用于将函数覆盖汇总热力图中热力值大于零的函数个数除以全部函数的个数，得到当前全部测试算例的函数覆盖率；算例匹配模块，用于函数覆盖率未达到100％时，依据函数覆盖汇总热力图中的热力值分布密度筛选出指标函数，并根据所有的指标函数匹配得到新增测试算例，重新执行程序直至函数覆盖率达到100％。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于热力图的函数覆盖率检测方法，其特征是，包括以下步骤：
在待测程序所有函数头部插入统计桩函数，将函数名作为该桩函数的参数；
采用测试算例执行插过桩的待测程序，统计得到各测试算例执行时各函数的调用次数；
将各测试算例执行时各函数的调用次数作为热力值绘制相应的函数覆盖热力图；
将各测试算例的函数覆盖热力图叠加得到全部测试算例的函数覆盖汇总热力图；
将函数覆盖汇总热力图中热力值大于零的函数个数除以全部函数的个数，得到当前全部测试算例的函数覆盖率；
函数覆盖率未达到100％时，依据函数覆盖汇总热力图中的热力值分布密度筛选出指标函数，并根据所有的指标函数匹配得到新增测试算例，重新执行程序直至函数覆盖率达到100％。
2.根据权利要求1所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法，其特征是，所述函数覆盖热力图的建立过程具体为：
统计程序中全部函数个数N，计算两个正整数n和m，使两个正整数的乘积不大于N；
在平面内正交的两个方向绘制n*m个正方形格子，每个格子代表唯一一个函数；
每个格子的值为热力值，根据格子的热力值，对每个格子赋予不同的颜色，热力值越大则颜色越深，绘制成平面热力图。
3.根据权利要求2所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法，其特征是，所述函数覆盖热力图的建立过程还包括：
将格子的热力值作为与前两个方向正交的第三个方向的值，构成一个在二维平面上竖立的柱状图，得到立体热力图；当n为1时，立体热力图退化为平面柱状图；
立体热力图中柱子的颜色，依据平面热力图的颜色模式赋值和绘制。
4.根据权利要求2所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法，其特征是，所述正整数n和m之间的差值绝对值保持最小。
5.根据权利要求1所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法，其特征是，所述热力值以函数调用次数或函数调用的执行时间进行表征。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法，其特征是，所述指标函数的筛选过程具体为：
设定标准覆盖面积和基准分布密度，标准覆盖面积至少覆盖一个完整的格子；
以标准覆盖面积为大小从函数覆盖汇总热力图中选取热力值分布密度小于或等于基准分布密度的区域，将选取的区域所对应的函数作为指标函数。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法，其特征是，所述指标函数的筛选过程具体为：
设定基准分布密度；
从函数覆盖汇总热力图中选取热力值分布密度等于基准分布密度的区域，将选取的区域所对应的所以函数均作为指标函数。
8.基于热力图的函数覆盖率检测系统，其特征是，包括：
插桩处理模块，用于在待测程序所有函数头部插入统计桩函数，将函数名作为该桩函数的参数；
执行统计模块，用于采用测试算例执行插过桩的待测程序，统计得到各测试算例执行时各函数的调用次数；
热力图构建模块，用于将各测试算例执行时各函数的调用次数作为热力值绘制相应的函数覆盖热力图；
叠加处理模块，用于将各测试算例的函数覆盖热力图叠加得到全部测试算例的函数覆盖汇总热力图；
覆盖计算模块，用于将函数覆盖汇总热力图中热力值大于零的函数个数除以全部函数的个数，得到当前全部测试算例的函数覆盖率；
算例匹配模块，用于函数覆盖率未达到100％时，依据函数覆盖汇总热力图中的热力值分布密度筛选出指标函数，并根据所有的指标函数匹配得到新增测试算例，重新执行程序直至函数覆盖率达到100％。
9.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法。
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于热力图的函数覆盖率检测方法。
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Also Published As
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