Mutação de Interface
Interface Mutation: An Approach
for Integration Testing
Marcio E. Delamaro
José C. Maldonado
Aditya P. Mathur
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 S1(G) a n-tupla de valores passados para G e
S0(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:
Erros de Integração



Tipo 1: entrando em G, S1(G) não têm os valores
esperados e estes valores causam uma falha antes
de retornar de G.
Tipo 2: entrando em G, S1(G) não têm os valores
esperados e estes valores levam a um S0(G)
incorreto, que por sua vez causa uma falha depois
de retornarem de G.
Tipo 3: entrando em G, S1(G) têm os valores
esperados, mas valores incorretos em S0(G) são
produzidos dentro de G e estes valores incorretos
causam uma falha após retornarem de G.
Erros de Integração
Por exemplo na linguagem C:
 S1(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
 S0(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
Erros de Integração
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:
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
Mutação de Interface

O primeiro passo é perturbar o sistema


Este processo de perturbação



fazendo uma mudança sintática simples
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
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
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 S1-S3 para
testar, neste caso OP é
aplicado sobre variáveis
desta conexão.
Mutação de Interface



Introduzindo erros tipo 1 e 2:
Para introduzir estes erros, OP pode mudar a
entrada da unidade S3.
Esta entrada pode ser usada dentro de S3 e causar
um retorno incorreto para a unidade S1.
OP pode ser aplicado de duas maneiras:


primeiro, na passagem de parâmetros por valor, OP pode
ser aplicado na chamada da unidade S3 que ocorre dentro
de S1;
segundo, na passagem de parâmetros por referência, OP
pode ser aplicado nas referências que serão retornadas,
dentro de S3.
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.
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 S3–S4 vão ser
testadas e o operador OP produz um mutante dentro da
unidade S4.

Estes mutantes podem ser distinguidos por casos de
testes que exercitem chamadas para S4 feitas de
dentro de S2, 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.
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).
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.
Operadores de MI
para a Linguagem C

A função F que possui duas chamadas para a função G:
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
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
P(B):
de B.
G(B):
L(B):
E(B):
C(B):





conexão A-B irá ser testada:
Conjunto que inclui os parâmetros formais
Conj.
Conj.
Conj.
Conj.
Variáveis globais acessadas por B.
Variáveis declaradas em B (locais).
Variáveis globais não acessadas em B.
Constantes usadas em B.
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 Decremento
Inserção de Operadores
Unários
Operadores de Retorno
Operadores de Cobertura
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
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
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
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.
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.