Mutação de Interface Interface Mutation: An Approach for Integration Testing Marcio E. Delamaro José C. Maldonado Aditya P. Mathur.

Apresentação em tema: "Mutação de Interface Interface Mutation: An Approach for Integration Testing Marcio E. Delamaro José C. Maldonado Aditya P. Mathur."— Transcrição da apresentação:

1 Mutação de Interface Interface Mutation: An Approach for Integration Testing Marcio E. Delamaro José C. Maldonado Aditya P. Mathur

2 Erros de Integração Ocorrem quando um valor incorreto é passado a uma unidade. Considere um programa P e um caso de teste t. Suponha que em P existem unidades F e G e que F faz chamadas para G. Considere S 1 (G) a n-tupla de valores passados para G e S 0 (G) a n-tupla de valores retornados de G. Quando se executa P com o caso de teste t, um erro de integração é identificado na chamada de F para G quando:

3 Erros de Integração Tipo 1: entrando em G, S 1 (G) não têm os valores esperados e estes valores causam uma falha antes de retornar de G. Tipo 2: entrando em G, S 1 (G) não têm os valores esperados e estes valores levam a um S 0 (G) incorreto, que por sua vez causa uma falha depois de retornarem de G. Tipo 3: entrando em G, S 1 (G) têm os valores esperados, mas valores incorretos em S 0 (G) são produzidos dentro de G e estes valores incorretos causam uma falha após retornarem de G.

4 Erros de Integração Por exemplo na linguagem C: S 1 (G): A n-tupla de valores de entrada em uma chamada de função G é determinada por: os valores dos parâmetros de entrada usados na chamada da função as variáveis globais usadas em G S 0 (G): A n-tupla de valores de saída em uma chamada de função G é determinada por: os valores dos parâmetros de saída usados pela função as variáveis globais usadas em G os valores retornados por G

5 Erros de Integração

6 Mutação de Interface Para explicar Mutação de Interface foi examinada a natureza dos dados trocados entre as unidades. Em uma chamada de uma unidade F para uma unidade G, foram identificados quatro modos em que dados podem ser trocados entre a unidade que chama e a unidade chamada:

7 Mutação de Interface Dados podem ser passados para G através de parâmetros de entrada (passagem de parâmetros por valor) Dados podem ser passados para G e/ou retornados para F através de parâmetros de entrada/saída (passagem de parâmetros por referência) Dados podem ser passados para G e/ou retornados para F através de variáveis globais Dados podem ser passados para F através de valores de retorno

8 Mutação de Interface O primeiro passo é perturbar o sistema fazendo uma mudança sintática simples Este processo de perturbação também conhecido como mutação e o programa perturbado como um mutante Aplicação de Mutação de Interface somente nos pontos de interface (ou conexões) entre as unidades

9 Mutação de Interface As variáveis ou expressões que influenciam os quatro tipos de troca de dados são os candidatos para possíveis mutações. A transformação é determinada por um operador de Mutação de Interface. Depois dos mutantes gerados, os próximos passos na Mutação de Interface são os mesmos do teste de mutação tradicional: executar os mutantes avaliar conjunto de testes adequado e decidir quais os mutantes equivalentes

10 Mutação de Interface Exemplo: Considere um operador de Mutação de Interface OP(v) que perturba uma variável v. O testador pode escolher por exemplo a conexão S 1 -S 3 para testar, neste caso OP é aplicado sobre variáveis desta conexão.

11 Mutação de Interface Introduzindo erros tipo 1 e 2: Para introduzir estes erros, OP pode mudar a entrada da unidade S 3. Esta entrada pode ser usada dentro de S 3 e causar um retorno incorreto para a unidade S 1. OP pode ser aplicado de duas maneiras: primeiro, na passagem de parâmetros por valor, OP pode ser aplicado na chamada da unidade S 3 que ocorre dentro de S 1 ; segundo, na passagem de parâmetros por referência, OP pode ser aplicado nas referências que serão retornadas, dentro de S 3.

12 Mutação de Interface Se o primeiro caso for usado, OP é aplicado no arg linha 5: máximo 1 mutante. 1 caso de teste é necessário. dois dos três usos do parâmetro x linhas 14,16 e 18 não testados. Se o segundo caso for usado: um mutante para cada uso do parâmetro x um caso de teste é requerido para distinguir cada um dos 3 mutantes. cada referência para x seja testada pelo menos uma vez.

13 Mutação de Interface Teste de Interface versus Testes de Unidade É importante notar que um operador de Mutação de Interface é focado no teste de interação entre duas unidades e não no teste de uma unidade. Por exemplo: suponha que conexões S 3 –S 4 vão ser testadas e o operador OP produz um mutante dentro da unidade S 4. Estes mutantes podem ser distinguidos por casos de testes que exercitem chamadas para S 4 feitas de dentro de S 2, de forma que a conexão que desejo não seja testada. Este exemplo aponta para uma sutil diferença entre teste de unidade como uma mutação tradicional em relação à Mutação de Interface.

14 Mutação de Interface Teste de Interface versus Testes de Unidade Quando o operador de Mutação de Interface é aplicado dentro de uma função chamada Precisamos alterar a condição de Alcançabilidade para: Condição de Alcançabilidade para Mutação de Interface: o caso de teste executa um caminho que alcança o ponto onde a mutação foi inserida (em relação à conexão A-B).

15 Operadores de MI para a Linguagem C Uma unidade em C função que implementa algum serviço através de uma interface Para uma função F, esta interface é definida por parâmetros formais, variáveis globais que ele acessa, e o código que ela implementa. A conexão entre unidades são definidas por chamada de funções. Operadores de Mutação de Interface e operadores de Mutação tradicional A idéia em ambos é produzir sutis diferenças entre o estado do programa original e do mutante.

16 Operadores de MI para a Linguagem C A função F que possui duas chamadas para a função G:

17 Operadores de MI para a Linguagem C G é a função criada pela aplicação de um operador de Mutação de Interface dentro da função G. Existem dois mutantes diferentes para considerar quando a conexão F-G for testada. O primeiro é criado trocando a primeira chamada de G por G e o segundo é criado trocando a segunda chamada de G por G Dois grupos de Operadores de MI são definidos considerando a conexão F-G operadores do primeiro grupo são aplicados dentro do corpo da função G Operadores do segundo são aplicados na chamada para G dentro de F

18 Operadores de MI para a Linguagem C Grupo I – Operadores Aplicados dentro da Função Chamada. Estes operadores causam mudanças nos valores de entrado e/ou saída de funções. Para a aplicação destes operadores é necessário identificar o lugar de onde a função foi chamada. Mecanismo que habilite ou desabilite a mutação dependendo ou não de onde G é chamada de F (PROTEUM/IM) Quando a conexão A-B irá ser testada: P(B): Conjunto que inclui os parâmetros formais de B. G(B): Conj. Variáveis globais acessadas por B. L(B): Conj. Variáveis declaradas em B (locais). E(B):Conj. Variáveis globais não acessadas em B. C(B): Conj. Constantes usadas em B.

19 Operadores de MI para a Linguagem C Grupo I Operadores de Substituição Direta de Variáveis Operadores de Substituição Indireta Operadores de Variáveis de Incremento e Decre- mento Inserção de Operadores Unários Operadores de Retorno Operadores de Cobertura

20 Operadores de MI para a Linguagem C Grupo II – Operadores Aplicados dentro da Função que está fazendo a Chamanda. Dado uma conexão A-B são aplicados na instrução onde A chama B e sobre estes argumentos da chamada Quando um argumento é uma expressão são aplicados sobre a expressão inteira não sobre os objetos da expressão como variáveis ou constantes

21 Operadores de MI para a Linguagem C Grupo I Substituição de Argumentos Troca de Argumentos Eliminação de Argumentos Inserção de Operadores Unários Exclusão de Chamada de Função

22 Operadores de MI para a Linguagem C Comentários sobre Operadores de MI O mais importante é tornar o uso de teste de mutação possível de se aplicar e eficaz A aplicação de um conjunto inteiro de operadores pode criar um largo número de mutantes resultando em tempo impossível para se executar e avaliár É necessário permitir o testador ajustar o conjunto de operadores para uma aplicação especifica de acordo com os requisitos e custo Uma maneira de customizar a aplicação destes operadores é aplicar restrições de mutação: Aleatoriamente, selecionar uma pequena porcentagem do conjunto de muntantes. Aplicar somente um conjunto restrito de operadores

23 Operadores de MI para a Linguagem C Comentários sobre Operadores de MI Estas restrições, reduzem significativamente o número de mutantes sem perda na eficácia da detecção de erros. A decisão de gerar um conjunto reduzido de mutantes ou aplicar todos os operadores e gerar todos os mutantes sempre depende dos requisitos de teste e do quão critica é a aplicação Os operadores do Grupo II tendem a gerar menos mutantes que os do Grupo I. Isso porque a complexidade para os operadores do Grupo II é proporcional ao número de parâmetros da unidade chamada. A complexidade para os ops. do Grupo I é proporcional ao nro. de variáveis (locais ou globais) acessadas na unidade chamada vezes o número de acessos para estas variáveis.

24 Operadores de MI para a Linguagem C Comentários sobre Operadores de MI Provavelmente o problema de equivalência de mutantes é mais fácil sobre os gerados pelos operadores do Grupo II. Assim estes operadores são bons candidatos para gerar um conjunto inicial de mutantes para o inicio da avaliação do conjunto de testes. Apesar disso, operadores do Grupo I tem mais diversas características que operadores do Grupo II permitindo testar as interfaces de maneira mais completa, mas precisando de um maior custo.