Google单元测试框架gtest之官方sample笔记1--简单用例

1.0 通用部分

和常见的测试工具一样,gtest提供了单体测试常见的工具和组件。比如判断各种类型的值相等,大于,小于等,管理多个测试的测试组如testsuit下辖testcase,为了方便处理初始化数据减少重复代码,提供了setup和teardown函数。

官方文档称:TEST has two parameters: the test case name and the test name. 第一个是case名称,第二个是test名称,这是google的名词称呼方法,其实就是一般意义上的testsuit和testcase,前者是组,后者是测试用例,为了方便测试管理,把几个相关的测试放到一起统称为一个测试组。这是一个编程约定,但如果把不相干的测试放到一个test_case_name下,也不会报错,只是做测试总结和汇总的时候不方便而已。

# define TEST(test_case_name, test_name) GTEST_TEST(test_case_name, test_name)

关于TEST宏,这是一个一层包一层的宏定义,虽然google编程规范说不建议用宏,但是gtest却大量的使用宏来创建类和函数,使用宏可以给用户更加简洁的接口,在效率上也有优势,但是读起来很晦涩。一般的,在基础工具和底层API中,宏还是由广大的应用空间,因为这一部分基本上不怎么变化,那些写底层工具的大牛们有能力驾驭这种反常规的写法。

使用宏来实现底层的重复性工作或者封装复杂的接口,在开源项目中是很常见的方式。

  • Sample #1 shows the basic steps of using googletest to test C++ functions.

  • Sample #2 shows a more complex unit test for a class with multiple member functions.

  • Sample #3 uses a test fixture.

  • Sample #4 teaches you how to use googletest and googletest.h together to get the best of both libraries.

  • Sample #5 puts shared testing logic in a base test fixture, and reuses it in derived fixtures.

  • Sample #6 demonstrates type-parameterized tests.

  • Sample #7 teaches the basics of value-parameterized tests.

  • Sample #8 shows using Combine() in value-parameterized tests.

  • Sample #9 shows use of the listener API to modify Google Test's console output and the use of its reflection API to inspect test results.

  • Sample #10 shows use of the listener API to implement a primitive memory leak checker.

 

1.1 sample1

官方sample1有2个函数,阶乘函数int Factorial()和判断素数函数bool IsPrime(int n)。

测试用例分为2个testsuit。

FactorialTest包含3个阶乘函数的测试用例:

  1. Negative: 输入负数测试阶乘

  2. Zero:输入为0测试阶乘

  3. Positive:输入为正数测试阶乘

TEST(FactorialTest, Negative) {
  // This test is named "Negative", and belongs to the "FactorialTest"
  // test case.
  EXPECT_EQ(1, Factorial(-5));
  EXPECT_EQ(1, Factorial(-10));
  EXPECT_GT(Factorial(-10), 0);
}
​
// Tests factorial of 0.
TEST(FactorialTest, Zero) { EXPECT_EQ(1, Factorial(0)); }
​
// Tests factorial of positive numbers.
TEST(FactorialTest, Positive) {
  EXPECT_EQ(1, Factorial(1));
  EXPECT_EQ(2, Factorial(2));
  EXPECT_EQ(6, Factorial(3));
  EXPECT_EQ(40320, Factorial(8));
}

IsPrimeTest包含3个素数检测函数的测试用例:

  1. Negative:输入为负数和极限值INT_MIN

  2. Trivial:输入为几个特殊的值如临界点的数

  3. Positive:输入为正数

// Tests negative input.
TEST(IsPrimeTest, Negative) {
  // This test belongs to the IsPrimeTest test case.
​
  EXPECT_FALSE(IsPrime(-1));
  EXPECT_FALSE(IsPrime(-2));
  EXPECT_FALSE(IsPrime(INT_MIN));
}
​
// Tests some trivial cases.
TEST(IsPrimeTest, Trivial) {
  EXPECT_FALSE(IsPrime(0));
  EXPECT_FALSE(IsPrime(1));
  EXPECT_TRUE(IsPrime(2));
  EXPECT_TRUE(IsPrime(3));
}
​
// Tests positive input.
TEST(IsPrimeTest, Positive) {
  EXPECT_FALSE(IsPrime(4));
  EXPECT_TRUE(IsPrime(5));
  EXPECT_FALSE(IsPrime(6));
  EXPECT_TRUE(IsPrime(23));
}

gtest直接运行即可,代码中没有main函数也可以执行。输出结果提示使用了gtest_main.cc函数。

输出显示来自2个testcase的6个用例被执行。两个case就是测试组FactorialTest和IsPrimeTest。

可以加上自己的main函数,调用RUN_ALL_TESTS()执行测试用例。

int main(int argc, char* argv[]) {
  cout << "start gtest demo \r\n" << endl;
  ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
  return RUN_ALL_TESTS();
}

 

1.2 sample2

官方sample 2,测试一个名为MyString的类,包括测试构造函数和成员函数。

该类有如下特征:默认构造函数把成员变量c_string指针初始化为nullptr,构造函数MyString接收一个char *字符串然后通过Set函数拷贝给c_string_。

class MyString {
 private:
  const char* c_string_;
  const MyString& operator=(const MyString& rhs);
​
 public:
  // Clones a 0-terminated C string, allocating memory using new.
  // 类方法
  static const char* CloneCString(const char* a_c_string);
​
  // The default c'tor constructs a NULL string. 
  // 默认构造函数
  MyString() : c_string_(nullptr) {}
​
  // Constructs a MyString by cloning a 0-terminated C string. 
  // 构造函数,禁止隐式转换
  explicit MyString(const char* a_c_string) : c_string_(nullptr) {
    Set(a_c_string);
  }
​
  // Copy c'tor
  // 拷贝构造函数
  MyString(const MyString& string) : c_string_(nullptr) {
    Set(string.c_string_);
  }
​
  // D'tor.  MyString is intended to be a final class, so the d'tor
  // doesn't need to be virtual.
  ~MyString() { delete[] c_string_; }
​
  // Gets the 0-terminated C string this MyString object represents.
  const char* c_string() const { return c_string_; }
​
  size_t Length() const { return c_string_ == nullptr ? 0 : strlen(c_string_); }
​
  // Sets the 0-terminated C string this MyString object represents.
  // 成员函数
  void Set(const char* c_string);
};

类方法的实现和Set成员函数的实现。

// Clones a 0-terminated C string, allocating memory using new.
const char* MyString::CloneCString(const char* a_c_string) {
  if (a_c_string == nullptr) return nullptr;
​
  const size_t len = strlen(a_c_string);
  char* const clone = new char[ len + 1 ];
  memcpy(clone, a_c_string, len + 1);
​
  return clone;
}
​
// Sets the 0-terminated C string this MyString object
// represents.
void MyString::Set(const char* a_c_string) {
  // Makes sure this works when c_string == c_string_
  const char* const temp = MyString::CloneCString(a_c_string);
  delete[] c_string_;
  c_string_ = temp;
}

测试用例,构建了一个测试testcase叫做MyString,包含了4个test用例。

第一个用例:TEST(MyString, DefaultConstructor),测试默认构造函数, MyString() : c_string_(nullptr) {}

  const MyString s;
  EXPECT_STREQ(nullptr, s.c_string());
  EXPECT_EQ(0u, s.Length());

第二个用例:TEST(MyString, ConstructorFromCString),测试 MyString(const char* a_c_string) 构造函数,sizeof(kHelloString)-1和 s.Length()相等,是因为这是c类型的字符串,最后结尾是\0,sizeof计算的是分配给这个字符串的空间。

const char kHelloString[] = "Hello, world!";
​
// Tests the c'tor that accepts a C string.
TEST(MyString, ConstructorFromCString) {
  const MyString s(kHelloString);
  EXPECT_EQ(0, strcmp(s.c_string(), kHelloString));
  EXPECT_EQ(sizeof(kHelloString)/sizeof(kHelloString[0]) - 1,
            s.Length());
}

第三个用例:TEST(MyString, CopyConstructor),测试拷贝构造函数。

// Tests the copy c'tor.
TEST(MyString, CopyConstructor) {
  const MyString s1(kHelloString);
  const MyString s2 = s1;
  EXPECT_EQ(0, strcmp(s2.c_string(), kHelloString));
}

第四个用例:TEST(MyString, Set) ,测试Set成员函数。

// Tests the Set method.
TEST(MyString, Set) {
  MyString s;
​
  s.Set(kHelloString);
  EXPECT_EQ(0, strcmp(s.c_string(), kHelloString));
​
  // Set should work when the input pointer is the same as the one
  // already in the MyString object.
  s.Set(s.c_string());
  EXPECT_EQ(0, strcmp(s.c_string(), kHelloString));
​
  // Can we set the MyString to NULL?
  s.Set(nullptr);
  EXPECT_STREQ(nullptr, s.c_string());
}

最终运行结果如下图,1个test case,4个tests,全部成功。

 

 

1.3 sample3

官方sample 3,展示了测试夹具的概念,为测试准备环境,每个test case都使用相同的环境初始化数据等。sample 3测试了一个自己编写的Queue模板类,这个Q实现了一个单向的链表。元素项使用template <typename E> class QueueNode 实现,内部有友元类Queue<E>。队列Queue类具有默认构造函数和以下成员:

  • SIze() --大小

  • Head() --队列头

  • Last() --队列尾

  • void Enqueue(const E& element) --入队

  • E* Dequeue() --出队,返回出队的元素

  • Queue* Map(F function) const -- 实现队列拷贝,并且对元素执行function操作,比如测试中就对元素乘以2倍入队,返回新的队列的每个元素都是旧队列元素的二倍大小。

sample3 例子展示了“test fixture”(测试夹具)的概念,“test fixture”就是实现测试前准备,比如创造一系列共用的函数和数据,每个测试case运行前都可以引用这些共有的条件。最常见的就是初始化Setup或善后处理TearDown函数,所以使用“test fixture”可以避免重复的代码。

test fixture 怎么写公共部分

  1. test fixture的类名没有限制,可以按照测试需求起名字,这个类需要继承testing::Test类,class QueueTestSmpl3 : public testing::Test ,在测试夹具类中重写SetUp和TearDown方法。

  2. 如果使用了测试夹具,那么测试用例名就不能使用TEST来创建,而是使用TEST_F来创建,在TEST_F宏的第一个参数里,写测试夹具类名。

  3. 测试启动后,每个测试case执行前都会运行测试夹具类。达到一个准备测试环境的目的。

例如在测试夹具中加入一句打印:

  void SetUp() override {
    std::cout << "this test fixture" << std::endl;
    q1_.Enqueue(1);
    q2_.Enqueue(2);
    q2_.Enqueue(3);
  }

三个测试用例,会调用setup3次。

每个TEST_F都会创建一个类,并且继承test fixture类。例如TEST_F(QueueTestSmpl3, DefaultConstructor) 会被扩展为:

class QueueTestSampl3_DefaultConstructor_Test:public QueueTestSmpl3 {}

所以每个TEST_F运行时,都会调用一次QueueTestSmpl3类。

下面分析下第二个用例:

// Tests Dequeue().
TEST_F(QueueTestSmpl3, Dequeue) {
  int * n = q0_.Dequeue(); // q0 队列没有任何元素,setup没有设置q0,出队只会是nullptr
  EXPECT_TRUE(n == nullptr);
​
  n = q1_.Dequeue(); // q1 对列有一个元素:1
  ASSERT_TRUE(n != nullptr);
  EXPECT_EQ(1, *n);
  EXPECT_EQ(0u, q1_.Size()); // 出队后,q1队列没有元素了
  delete n;
​
  n = q2_.Dequeue(); // q2在setup时候输入了2,3两个元素
  ASSERT_TRUE(n != nullptr);
  EXPECT_EQ(2, *n);
  EXPECT_EQ(1u, q2_.Size());
  delete n;
}

 

1.4 sample4

官方sample 4测试了一个Counter类,该类实现了Increment和Decrement两个函数,一个int类型数值自增,一个自减,值为0时不再减直接返回0。

TEST(Counter, Increment) {
  Counter c;
​
  // Test that counter 0 returns 0
  EXPECT_EQ(0, c.Decrement());
​
  // EXPECT_EQ() evaluates its arguments exactly once, so they
  // can have side effects.
  EXPECT_EQ(0, c.Increment());
  EXPECT_EQ(1, c.Increment());
  EXPECT_EQ(2, c.Increment());
​
  EXPECT_EQ(3, c.Decrement());
}

测试很简单,注意的是第一次c.Increment()调用后,依然为0,是由于Incremen函数先返回值写入临时变量,然后再执行++操作。3个加执行完,c.counter_ = 3,减方法返回3,然后c.counter_=2.

int Counter::Increment() {
  return counter_++;
}

 

1.5 sample5

sample 3展示了测试夹具的概念,可以方便的为每个测试用例创建共用的部分,比如准备测试环境和数据。但是如果多个测试需要的环境类似,只有细小的差别,那么就可以把共用的部分抽出来放到基类--创建一个超级的test fixture,而各自的不同的测试夹具用继承来实现个性化--派生出各自的test fixture。

sample 5先创建了一个超级测试夹具,类名叫QuickTest,继承testing::Test类,QuickTest计算每个测试case的执行时间,方式很简单,SetUp里记录start_time,TearDown里记录end_time,相减就是执行时间。如果故意在test中Sleep(6),则会超时报错显示如下:

测试用例如下,TEST_F使用IntegerFunctionTest类作为test_fixture名字,而IntegerFunctionTest类继承于QuickTest,所以也可以计算时间。

class IntegerFunctionTest : public QuickTest {
  // We don't need any more logic than already in the QuickTest fixture.
  // Therefore the body is empty.
};
TEST_F(IntegerFunctionTest, Factorial) {
    // **** 阶乘函数的tests
}
​
TEST_F(IntegerFunctionTest, IsPrime) {
     // **** 判断素数函数的tests
}

第二个测试case展示了共用测试夹具的方法,如sample 3中,测试Queue时候,需要初始化队列,那么可以在这个test fixture类中初始化对列,并且继承于QuickTest类,那么测试case运行时候就可以执行统计执行时间的功能。

class QueueTest : public QuickTest {
 protected:
  void SetUp() override {
    // First, we need to set up the super fixture (QuickTest).
    QuickTest::SetUp();
​
    // Second, some additional setup for this fixture.
    q1_.Enqueue(1);
    q2_.Enqueue(2);
    q2_.Enqueue(3);
  }
​
  // By default, TearDown() inherits the behavior of
  // QuickTest::TearDown().  As we have no additional cleaning work
  // for QueueTest, we omit it here.
  //
  // virtual void TearDown() {
  //   QuickTest::TearDown();
  // }
​
  Queue<int> q0_;
  Queue<int> q1_;
  Queue<int> q2_;
};

测试case部分和sample 3一样,但是由于test fixture类继承了QuickTest,这个测试用例可以统计执行时间,并且执行TearDown函数里面的超时报错。

最终的执行结果如下图。共两个test case:IntegerFunctionTest和QueueTest,每个case有2个tests。

 

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路人甲

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