تغطية الشروط والمسارات

لماذا يهم

يكفي اختباران لتغطية فروع القرار كاملةً مهما كان عدد شروطه. لنفترض أن المطور نسي الأقواس: account.active && amount <= account.dailyLimit || otpOk. ولأن أسبقية && أعلى من أسبقية ||، صار الحساب الموقوف الذي يؤكد رمز التحقق لمرة واحدة (OTP) يحصل على الموافقة على تحويله. وإذا كان اختبارا تغطية الفروع هما «كل شيء صحيح» و«كل شيء خاطئ»، أعطت النسختان النتائج نفسها ومرّ العيب.

العوامل المنطقية الخاطئة والأقواس الناقصة والشروط التي لا أثر لها عيوب نموذجية في القرارات المركّبة، وكثيراً ما تقع في القواعد التي تقرر المال والصلاحيات. والمعايير على مستوى الشروط تختار تركيبات قليلة تفحص أثر كل شرط في القرار، وهناك تظهر هذه العيوب، دون اختبار كل التركيبات.

الشروط والقرارات وتغطية الشروط

كما في الدرس السابق، القرار نقطة تختار فيها الشيفرة بين نتائج، مثل جملة if أو شرط حلقة. والشروط هي التعابير المنطقية داخله؛ والشرط الذرّي في مسرد ISTQB هو الشرط الذي لا يحتوي على أي عامل منطقي. والدالة أدناه فيها قرار واحد بثلاثة شروط ذرّية: A هو account.active، وB هو amount <= account.dailyLimit، وC هو otpOk.

تقيس تغطية الشروط نتائج الشروط التي نفّذتها الاختبارات: الصحيح والخاطئ لكل شرط ذرّي. وهي لا تتضمن تغطية الفروع. فاختباران، حساب نشط تجاوز حدّه بلا رمز تحقق (A صحيح، وB خاطئ، وC خاطئ) وحساب موقوف ضمن حدّه مع رمز تحقق (A خاطئ، وB صحيح، وC صحيح)، يعطيان تغطية شروط بنسبة ⁦100%⁩، ومع ذلك يُرفض التحويلان ولا يُنفَّذ APPROVED أبداً.

• تغطية الشروط والقرارات (Condition/Decision Coverage، وتُسمّى أيضاً Decision Condition Coverage) تسدّ الثغرة: فهي تشترط كل نتيجة لكل شرط وكل نتيجة لكل قرار.
• التقييم المختصر (Short-circuit evaluation، ويسمّيه مسرد ISTQB باسم Short-circuiting): في JavaScript وJava وC# يتوقف && و|| بمجرد معرفة النتيجة (وكذلك and وor في Python)، فإذا كان A خاطئاً لا يُقيَّم B ولا C أصلاً. ويصمّم هذا الدرس الاختبارات على جدول الحقيقة، لكن اختبار الحساب الموقوف أعلاه لا يُقيّم B ولا C عند التشغيل، فالأداة التي تقيس الشروط لن تحتسب لأيٍّ منهما النتيجة «صحيح». والأدوات تختلف أيضاً: بعضها يعدّ كل طرف فرعاً، وبعضها لا يقيس إلا القرارات الكاملة أو الأسطر؛ فافحص أداتك قبل الإبلاغ عن تغطية الشروط.

 1  function reviewTransfer(account: Account, amount: number, otpOk: boolean) {
 2    if (account.active && (amount <= account.dailyLimit || otpOk)) {
 3      return 'APPROVED';
 4    }
 5    return 'REJECTED';
 6  }

مثال تطبيقي: من تغطية الشروط إلى MC/DC

المتطلب: «يُوافَق على التحويل ضمن الحد اليومي إذا كان الحساب نشطاً. وفوق الحد يحتاج إلى تأكيد رمز التحقق OTP. وتُرفض دائماً التحويلات من الحسابات الموقوفة». ثلاثة شروط تعطي ⁦2 × 2 × 2 = 8⁩ تركيبات: اكتبها في جدول حقيقة (Truth table) كما في درس قواعد العمل، مع القرار المتوقع من المتطلب.

تشترط تغطية الشروط والقرارات المعدّلة (Modified Condition/Decision Coverage, MC/DC) إثبات أن كل شرط يغيّر القرار وحده. والطريقة المعتادة زوج استقلال (Independence pair): اختباران لا يختلفان إلا في ذلك الشرط ويعطيان قرارين مختلفين. ولإيجاد زوج B ثبّت A وC، واقلب قيمة B، وابحث عن تغيّر في القرار: حين يكون A صحيحاً وC خاطئاً يعطي الصفان ⁦2⁩ و⁦4⁩ صحيحاً ثم خاطئاً. ويشترط معيار الطيران DO-178C تغطية MC/DC لأكثر مستويات البرمجيات حرجاً فيه، وهو المستوى A.

• تغطية الشروط: الصفان ⁦4⁩ و⁦5⁩، والقرار خاطئ فيهما. تغطية الشروط والقرارات: الصفان ⁦1⁩ و⁦8⁩.
• MC/DC: الصفوف ⁦2⁩ و⁦3⁩ و⁦4⁩ و⁦7⁩. يُثبَت أثر B بالصفين ⁦2⁩ و⁦4⁩، وC بالصفين ⁦3⁩ و⁦4⁩، وA بالصفين ⁦3⁩ و⁦7⁩. أي أربعة اختبارات لثلاثة شروط: فتغطية MC/DC تحتاج دائماً إلى اختبار واحد على الأقل زيادةً على عدد الشروط.
• يمكن أن يستخدم A الصفين ⁦2⁩ و⁦6⁩ أيضاً. اختر ⁦3⁩ و⁦7⁩: فالصف ⁦7⁩، حساب موقوف تجاوز حدّه مع رمز التحقق، يكشف عيب الأقواس الناقصة. وحين يترك لك المعيار خياراً، اختر بحسب المخاطر.
• تغطية الشروط المتعددة (Multiple Condition Coverage): الصفوف الثمانية كلها. وتتضاعف مع كل شرط؛ فعشرة شروط تعني ⁦1,024⁩ تركيبة.

Decision: A && (B || C)
A = account.active    B = amount <= account.dailyLimit    C = otpOk

Row   A  B  C   Decision   MC/DC independence pairs
 1    T  T  T   T
 2    T  T  F   T          B: rows 2 and 4
 3    T  F  T   T          C: rows 3 and 4,  A: rows 3 and 7
 4    T  F  F   F          B: rows 2 and 4,  C: rows 3 and 4
 5    F  T  T   F
 6    F  T  F   F
 7    F  F  T   F          A: rows 3 and 7
 8    F  F  F   F

Condition coverage            rows 4, 5          decision never T
Condition/decision coverage   rows 1, 8
MC/DC                         rows 2, 3, 4, 7
Multiple condition coverage   all 8 rows

جرّبها: مولّد جداول القرار

تغطية المسارات، ولماذا ينفجر عددها مع الحلقات

المسار (Path) طريق واحد عبر الشيفرة من نقطة الدخول إلى نقطة الخروج، وتسأل تغطية المسارات هل نفّذت الاختبارات كل طريق. والمسارات تتضاعف: ثلاث جمل if متتالية لها ⁦8⁩ مسارات، في حين يكفي اختباران لتغطية كل فروعها.

والحلقات أسوأ بكثير، لأن كل عدد من التكرارات مسار مختلف. ففي cartTotal يسلك كل عنصر أحد طريقين، فللسلة التي تضم n من العناصر 2^n من المسارات: ⁦1,048,576⁩ مساراً لسلة ممتلئة بعشرين عنصراً، و⁦2,097,151⁩ مساراً إجمالاً. أما الحلقة التي لا حدّ أعلى لتكراراتها فعدد مساراتها لا نهائي. وبعض المسارات غير قابل للتنفيذ (Infeasible) أيضاً: شروطها متناقضة فلا يستطيع أي مُدخل تنفيذها.

• في الحلقات طبّق القيم الحدّية على عدد التكرارات: صفر، وواحد، وعدد معتاد، والحد الأقصى (هنا ⁦0⁩ و⁦1⁩ و⁦5⁩ و⁦20⁩ عنصراً)، وأضف ⁦21⁩ عند إضافة العناصر، وهو ما يجب أن ترفضه السلة.
• يكشف التفكير في المسارات عيوباً تحتاج إلى تسلسل من الطرق، مثل حالة متبقية من تكرار تُفسد التكرار التالي.

 1  function cartTotal(items: Item[]): number {   // a cart holds 0 to 20 items
 2    let total = 0;
 3    for (const item of items) {
 4      if (item.onSale) {
 5        total = total + item.salePrice;
 6      } else {
 7        total = total + item.price;
 8      }
 9    }
10    return total;
11  }

Items in cart     Paths
0                 1
1                 2
2                 4
3                 8
20                1,048,576
0 to 20           2,097,151 in total

جرّبها: مولّد القيم الحدّية

المسارات الأساسية والتعقيد الدوري

اختبار المسارات الأساسية (Basis Path Testing)، وهو جوهر منهج الاختبار المهيكل (Structured testing) في NIST SP ⁦500-235⁩، يُبقي المسارات قابلة للإدارة. والتعقيد الدوري (Cyclomatic Complexity)، ويُكتب v(G)، هو أكبر عدد من المسارات المستقلة خطياً عبر مخطط تدفق التحكم (Control flow graph) للدالة: v(G) = edges − nodes + 2، أي عدد الحواف (Edges)، وهي فروع المخطط، ناقص عدد العُقد (Nodes) زائد ⁦2⁩. وحين تكون كل القرارات ثنائية الاتجاه يساوي ذلك عدد القرارات زائد واحد. والمجموعة الأساسية (Basis set) هي v(G) من المسارات يمكن تركيب أي مسار آخر منها.

في cartTotal قراران، الحلقة وجملة if، لذا v(G) = 3، وتكوّن ثلاثة اختبارات مجموعة أساسية: سلة فارغة، وعنصر عادي واحد، وعنصر مخفّض واحد. والمجموعة الأساسية تضمن تغطية الفروع كاملةً لا كل تركيبة: إنها حدّ أدنى منهجي، لا تغطية كاملة للمسارات.

• بعدّ جملة if وحدها تكون v(G) = 2 في reviewTransfer. أما NIST SP ⁦500-235⁩ فيعدّ أيضاً كل && و|| ذي تقييم مختصر قراراً، لأن كلاً منهما قد يتخطى بقية التعبير، فتصبح ⁦4⁩؛ وكذلك تعدّهما القاعدة complexity في ESLint. وقد تختلف الأدوات، فلا تقارن إلا أرقام الأداة نفسها.
• اعتبر ارتفاع v(G) إشارة: فالدالة تحتاج إلى اختبارات كثيرة ويصعب فهمها، فهي تستحق مراجعة أدق أو إعادة هيكلة.

أسئلة شائعة

المراجع

• ISTQB GlossaryISTQBالتعريفات القياسية لمصطلحات الاختبار — حالة الاختبار واختبار الانحدار والخطورة والأولوية وتحليل القيم الحدّية وغيرها.
• NIST SP 500-235: Structured Testing: A Testing Methodology Using the Cyclomatic Complexity MetricNIST · 1996الاختبار المهيكل (اختبار المسارات الأساسية): استخدام مقياس التعقيد الدوري لـ McCabe لاشتقاق مجموعة أساسية من المسارات المستقلة لاختبارها — وهو أشمل من تغطية التعليمات والفروع.
• ISTQB Certified Tester Foundation Level (CTFL) v4.0ISTQB · 2023المنهج التأسيسي لاختبار البرمجيات: مستويات الاختبار وأنواعه وتقنيات تصميم الاختبارات وإدارة الاختبار والأدوات.