基于统计分析的弱变异测试可执行路径生成

作     者：党向盈 巩敦卫 姚香娟 DANG Xiang-Ying;GONG Dun-Wei;YAO Xiang-Juan

作者机构：中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221116 徐州工程学院信电工程学院江苏徐州221000 中国矿业大学理学院江苏徐州221116 兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050 

出 版 物：《计算机学报》 (Chinese Journal of Computers)

年 卷 期：2016年第39卷第11期

页      面：2355-2371页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0839[工学-网络空间安全] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 081202[工学-计算机软件与理论] 

基　　金：国家"九七三"重点基础研究发展规划项目基金(2014CB046306-2) 国家自然科学基金(61375067 61203304 61573362)资助~~ 

主　　题：变异测试 弱变异测试 变异分支 路径覆盖 可执行路径 

摘      要：变异测试是一种面向缺陷的软件测试技术,然而高昂的测试代价,影响了其在实际程序测试的应用.Papadakis等人将某一程序的弱变异测试问题,转化为另一程序的变异语句真分支覆盖问题,以期采用已有的分支覆盖方法,生成变异测试数据.但是,上述方法使得转化后程序包含大量的变异分支,增加了分支覆盖测试数据生成的难度.如果采用合适的方法,约简转化后程序中包含的变异分支,并依所属的路径,对约简之后的变异分支分组,那么,将能够利用已有的路径覆盖测试方法,生成高质量的变异测试数据,从而提高弱变异测试的效率.但是,如何基于某一程序和变异体,生成可执行路径,至今缺乏有效的方法.鉴于此,文中通过考察变异语句真分支之间的相关性,提出了一种用于弱变异测试的可执行路径生成方法,使得覆盖这些路径的测试数据,能够杀死所有的变异体.该方法首先考察变异语句真分支之间的占优关系,约简被占优的变异分支,从而减少变异分支的数量;然后,将非被占优的变异分支插入到该程序,转化为另一被测程序,并基于转化之后的程序,考察同一语句形成的多个变异分支的相关性;通过组合相关变异分支,形成新的变异语句真分支;接着,利用被测语句与新变异语句真分支的相关性,生成包含新变异语句真分支和被测语句的可执行子路径;最后,采用统计分析,基于子路径之间的执行关系,构建并约简相关矩阵,将相关的子路径组合,生成一条或多条可执行路径.将所提方法应用于9个基准和工业程序测试中,并与传统方法进行了比较.实验结果表明,所提方法生成了为数较少的可执行路径,且运行时间短;更重要的是,这些可执行路径能够覆盖所有的变异分支.此外,所提方法涉及的样本容量,对生成的可执行路径数有一定的影响,但对程序的运行时间影响较小.