تغطية التعليمات البرمجية

هناك عدد من معايير التغطية، ولكن أهمها هي: ^{[ 5 ]}

• تغطية الوظائف - هل تم استدعاء كل وظيفة (أو روتين فرعي ) في البرنامج؟ 
• تغطية العبارات – هل تم تنفيذ كل عبارة في البرنامج؟ 
• تغطية الحواف - هل تم تنفيذ كل حافة في مخطط تدفق التحكم ؟  
  • تغطية الفروع - هل تم تنفيذ كل فرع (يُسمى أيضًا مسار DD ) من كل بنية تحكم (كما هو الحال في عبارات if و case )؟ على سبيل المثال، بالنظر إلى عبارة if ، هل تم تنفيذ كل من الفرعين الصحيح والخاطئ ؟ (هذا جزء من تغطية الحواف ) . 
• تغطية الشرط - هل تم تقييم كل تعبير فرعي منطقي إلى صحيح وخطأ؟ (تسمى أيضًا تغطية المسند.) 

على سبيل المثال، انظر إلى دالة C التالية :

دالة foo ( int x , int y ) { int z = 0 ; if (( x > 0 ) && ( y > 0 )) { z = x ; } return z ; }

افترض أن هذه الوظيفة جزء من برنامج أكبر، وأن هذا البرنامج تم تشغيله باستخدام مجموعة اختبار معينة.

• سيتم استيفاء تغطية الوظيفةfoo إذا تم استدعاء الوظيفة مرة واحدة على الأقل أثناء هذا التنفيذ.
• سيتم استيفاء تغطية العبارة لهذه الوظيفة إذا تم استدعاؤها على سبيل المثال كـ foo(1,1)، لأنه في هذه الحالة، سيتم تنفيذ كل سطر في الوظيفة - بما في ذلك z = x;.
• سيتم تلبية تغطية الفروعfoo(1,1) من خلال الاختبارات التي تستدعي و foo(0,1)لأنه في الحالة الأولى، ifيتم استيفاء كلا الشرطين ويتم z = x;تنفيذ ، بينما في الحالة الثانية، (x>0)لا يتم استيفاء الشرط الأول ، مما يمنع تنفيذ z = x;.
• سيتم استيفاء تغطية الشروطfoo(1,0) بالاختبارات التي تستدعي ، foo(0,1)و ، و foo(1,1). هذه الاختبارات ضرورية لأن في الحالة الأولى، (x>0)يتم تقييم إلى true، بينما في الثانية، يتم تقييمها إلى false. في الوقت نفسه، تجعل الحالة الأولى (y>0)false، بينما لا يتم تقييمها في الحالة الثانية (y>0)(بسبب التقييم المؤجل للمعامل المنطقي)، وتجعلها الحالة الثالثة true.

في لغات البرمجة التي لا تُجري تقييمًا مختصرًا ، لا يعني تغطية الشرط بالضرورة تغطية التفرعات. على سبيل المثال، انظر إلى جزء كود باسكال التالي:

إذا كان a و b، فإن

يمكن استيفاء شروط التغطية من خلال اختبارين:

• a=true،b=false
• a=false،b=true

ومع ذلك، فإن هذه المجموعة من الاختبارات لا تفي بمتطلبات تغطية الفروع حيث أن أيًا من الحالتين لن تستوفي ifالشرط.

قد يكون حقن الأخطاء ضرورياً لضمان أن جميع الشروط وفروع التعليمات البرمجية لمعالجة الاستثناءات تتمتع بتغطية كافية أثناء الاختبار.

يُطلق أحيانًا على الجمع بين تغطية الدوال وتغطية الفروع اسم تغطية القرارات . يتطلب هذا المعيار استدعاء كل نقطة دخول وخروج في البرنامج مرة واحدة على الأقل، وأن يكون كل قرار في البرنامج قد اتخذ جميع النتائج الممكنة مرة واحدة على الأقل. في هذا السياق، يُعرَّف القرار بأنه تعبير منطقي يتضمن شروطًا وصفرًا أو أكثر من المعاملات المنطقية. هذا التعريف ليس مطابقًا لتغطية الفروع، ^{[ 6 ]} ومع ذلك، يُستخدم مصطلح تغطية القرارات أحيانًا كمرادف له. ^{[ 7 ]}

يتطلب تغطية الشرط/القرار استيفاء كل من تغطية القرار وتغطية الشرط. مع ذلك، في التطبيقات بالغة الأهمية للسلامة (مثل برمجيات إلكترونيات الطيران )، يُشترط غالبًا استيفاء تغطية الشرط/القرار المُعدّلة (MC/DC) . يُوسّع هذا المعيار معايير الشرط/القرار ليشمل اشتراطاتٍ تُلزم بأن يؤثر كل شرط على نتيجة القرار بشكل مستقل.

على سبيل المثال، انظر إلى الكود التالي:

إذا كان ( أ أو ب ) و ج، فإن

سيتم استيفاء الشرط/معايير القرار من خلال مجموعة الاختبارات التالية:

مع ذلك، لن تفي مجموعة الاختبارات المذكورة أعلاه بمتطلبات تغطية الشرط/القرار المعدلة، إذ أن قيمة 'b' في الاختبار الأول وقيمة 'c' في الاختبار الثاني لن تؤثرا على الناتج. لذا، يلزم استخدام مجموعة الاختبارات التالية لتحقيق متطلبات تغطية الشرط/القرار المعدلة:

يتطلب هذا المعيار اختبار جميع تركيبات الشروط داخل كل قرار. على سبيل المثال، سيتطلب جزء الكود من القسم السابق ثمانية اختبارات:

تتطلب تغطية قيم المعاملات (PVC) مراعاة جميع القيم الشائعة للمعاملات في أي دالة تستقبل معاملات. الفكرة هي اختبار جميع القيم الشائعة الممكنة للمعامل. ^{[ 8 ]} على سبيل المثال، القيم الشائعة للسلسلة النصية هي: 1) قيمة فارغة (null )، 2) قيمة فارغة، 3) مسافات بيضاء (مسافة، علامات جدولة، سطر جديد)، 4) سلسلة نصية صحيحة، 5) سلسلة نصية غير صحيحة، 6) سلسلة نصية أحادية البايت، 7) سلسلة نصية ثنائية البايت. قد يكون من المناسب أيضًا استخدام سلاسل نصية طويلة جدًا. قد يؤدي عدم اختبار كل قيمة محتملة للمعامل إلى ظهور خطأ برمجي. اختبار قيمة واحدة فقط من هذه القيم قد يحقق تغطية كاملة للكود بنسبة 100%، حيث يتم تغطية كل سطر، ولكن نظرًا لاختبار قيمة واحدة فقط من أصل سبع قيم، فإن تغطية قيم المعاملات لا تتجاوز 14.2%.

هناك معايير تغطية إضافية، يتم استخدامها بشكل أقل تكراراً:

• تغطية تسلسل التعليمات البرمجية الخطية والقفز (LCSAJ) والمعروفة أيضًا باسم تغطية مسار JJ - هل تم تنفيذ كل مسار LCSAJ/JJ؟ ^{[ 9 ]} 
• تغطية المسار - هل تم تنفيذ كل مسار ممكن عبر جزء معين من الكود؟ 
• تغطية الدخول/الخروج – هل تم تنفيذ كل استدعاء وإرجاع ممكن للدالة؟ 
• تغطية الحلقة - هل تم تنفيذ كل حلقة ممكنة صفر مرة، ومرة ​​واحدة، وأكثر من مرة؟ 
• تغطية الحالة – ​​هل تم الوصول إلى كل حالة في آلة ذات حالات محدودة واستكشافها؟ 
• تغطية تدفق البيانات – هل تم الوصول إلى تعريف كل متغير واستخدامه واستكشافه؟ ^{[ 10 ]} 

غالبًا ما تتطلب التطبيقات بالغة الأهمية للسلامة أو التطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية إثبات تغطية اختبارية بنسبة 100%. على سبيل المثال، يشترط معيار ECSS -E-ST-40C تغطية كاملة للبيانات والقرارات لاثنين من أصل أربعة مستويات حرجة مختلفة؛ أما بالنسبة للمستويات الأخرى، فتُحدد قيم التغطية المستهدفة بالتفاوض بين المورد والعميل. ^{[ 11 ]} ومع ذلك، فقد تعرض تحديد قيم مستهدفة محددة - وخاصةً 100% - لانتقادات من قبل المختصين لأسباب مختلفة (انظر ^{[ 12 ]} ). يكتب مارتن فاولر : "سأشك في أي شيء قريب من 100% - فهذا يوحي بأن أحدهم يكتب الاختبارات لمجرد تحقيق أرقام التغطية المطلوبة، دون التفكير في الغاية من ذلك". ^{[ 13 ]}

بعض معايير التغطية المذكورة أعلاه مترابطة. على سبيل المثال، تغطية المسار تعني تغطية القرار، وتغطية العبارة، وتغطية الدخول/الخروج. تغطية القرار تعني تغطية العبارة، لأن كل عبارة جزء من فرع.

تغطية المسار الكامل، من النوع الموصوف أعلاه، عادة ما تكون غير عملية أو مستحيلة. أي وحدة نمطية تحتوي على سلسلة من${\displaystyle n}$يمكن أن تصل القرارات التي تتخذها إلى${\displaystyle 2^{n}}$المسارات داخلها؛ يمكن أن تؤدي بنيات الحلقات إلى عدد لا نهائي من المسارات. قد تكون العديد من المسارات غير قابلة للتنفيذ، حيث لا يوجد مدخل للبرنامج قيد الاختبار يمكن أن يتسبب في تنفيذ هذا المسار المحدد. ومع ذلك، فقد ثبت استحالة وجود خوارزمية عامة لتحديد المسارات غير القابلة للتنفيذ (يمكن استخدام مثل هذه الخوارزمية لحل مشكلة التوقف ). ^{[ 14 ]} يُعد اختبار مسار الأساس ، على سبيل المثال، طريقة لتحقيق تغطية كاملة للفروع دون تحقيق تغطية كاملة للمسارات. ^{[ 15 ]}

تحاول طرق اختبار تغطية المسار العملي تحديد فئات مسارات التعليمات البرمجية التي تختلف فقط في عدد عمليات تنفيذ الحلقة، ولتحقيق تغطية "المسار الأساسي"، يجب على المختبِر تغطية جميع فئات المسار. ^{[ 16 ]}