TDD gtest 快速上手

admin · March 08, 2021 · 21 hits

作者：spacewander
出处：https://segmentfault.com/a/1190000002454946?utm_source=sf-related
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因为最近在写的一些 C++ 代码，需要给它写单元测试，所以就得去找一个 C++ 的测试框架。正好之前实验室的同学有推荐过 gtest，所以就不纠结了，直接去 gtest 的项目主页看。

gtest 好处都有啥？这个可真说不出来，毕竟 C++ 方面的测试框架，我就只用过 gtest。对比于其他语言的测试框架，比如 javascript 的 mocha、jasmine，ruby 的 minitest，gtest 差强人意。不过前面举的例子，都是动态语言的测试框架（我没用过 JUnit）。在测试的方面，动态语言对于静态语言具有巨大的优势，因为动态语言可以轻易地 hack 到待测试方法的内部。何况 C++ 连反射都没有……

不过，总体来说，gtest 已经能够满足我对测试的要求了。好了，外话就此打住，开始进入正文。

安装

安装可以见项目的 README。这里摘抄兼意译一下：

在下下来的 gtest 源码文件夹外创建一个构建用的文件夹，这里就用lib好了。

举个例子，如果你把gtest下载到~/code文件下了，那么就mkdir ../lib。

切到该文件夹下，对 gtest 源码所在的目录使用 cmake。接着会产生一份 Makefile/VC 项目文件/Xcode 项目文件（会出现哪一个取决于你用的系统）。剩下来的，就只是编译而已。

依上面的例子为例，就是

cd ../lib
cmake ../gtest-xxxx
make # 或者build一个VC/Xcode项目

最后会生成一些东西，其中有一个libgtest.a的静态库（具体内容取决于你的系统，这是 Linux 上的情况），这就是我们想要的。

gtest 在使用时，依赖这个静态库和 gtest 的头文件。在编译测试代码时，使用

$(CC) -isystem $(GTESTHEADERS) -pthread $(CCFLAGS) $(SRC) $(GTESTLIB)

其中GTESTHEADERS是 gtest 头文件所在的文件夹，位于下载下来的代码的include路径；GTESTLIB是编译出的静态库。如果不需要跨平台，可以考虑把 gtest 头文件和静态库一起随项目发布，这样别人就无需再安装 gtest 了。

是不是挺麻烦的？习惯了就好……C++ 需要的，不是那么多奇技淫巧，而是一个好用的包管理器。

快速上手

下面就对比着其他测试框架，来一次快速上手：

首先，一个测试框架至少由两个部分组成，测试结构和断言方法（对不起这两个词都是我在刚刚半分钟内创造的）。

测试结构：测试用例的组织方式（测试用例、测试函数）、运行方式、钩子函数。

断言方法：可用的断言，比如expect().toBe()和assert_respond_to等等。

那我们就从这两方面介绍。

测试结构

如果你用过动态语言的测试框架，你会注意到测试函数是这样组织的：

<button type="button" class="btn btn-dark far fa-copy rounded-0 sflex-center copyCode" data-toggle="tooltip" data-placement="top" data-clipboard-text="class XXXTest ... def test_xxx def test_yyy

或者

describe ... it xxx it yyy " title="" data-original-title="复制">

class XXXTest ...
  def test_xxx
  def test_yyy

或者

describe ...
  it xxx
  it yyy

gtest 的组织方式也不例外。不过它并不是将测试函数嵌套到测验用例之下。看一下示例就明白：

// test.cpp
#include "../lib/gtest.h" // 注意要把gtest.h给include进来
TEST(Gtest, testItWorks)
{ 
    EXPECT_EQ(2, 1 + 1);
}

这里，Gtest 相当于 XXXTest 类，而 testItWorks 则是一个要运行的测试函数。

那么怎么让它运行呢？我们还需要另外一个文件，实现一个运行测试的 main 函数。姑且叫它main.cpp好了：

<button type="button" class="btn btn-dark far fa-copy rounded-0 sflex-center copyCode" data-toggle="tooltip" data-placement="top" data-clipboard-text=" #include "../lib/gtest.h" // 注意要把 gtest.h 给 include 进来

int main(int argc, char** argv) { testing::InitGoogleTest(&argc, argv);

// Runs all tests using Google Test. return RUN_ALL_TESTS(); } " title="" data-original-title="复制">

 #include "../lib/gtest.h" // 注意要把gtest.h给include进来

int main(int argc, char** argv) { 
    testing::InitGoogleTest(&argc, argv); 

// Runs all tests using Google Test. 
    return RUN_ALL_TESTS(); 
 }

接下来就是编译了（路径什么的得按照你的实际情况来）：
g++ -isystem ../lib -pthread test.cpp main.cpp ../lib/libgtest.a

运行生成的a.out文件，你看，测试结果出来了：

<button type="button" class="btn btn-dark far fa-copy rounded-0 sflex-center copyCode" data-toggle="tooltip" data-placement="top" data-clipboard-text="[==========] Running 1 test from 1 test case. [----------] Global test environment set-up. [----------] 1 test from Gtest [ RUN ] Gtest.testItWorks [ OK ] Gtest.testItWorks (0 ms) [----------] 1 test from Gtest (0 ms total)

[----------] Global test environment tear-down [==========] 1 test from 1 test case ran. (1 ms total) [ PASSED ] 1 test. " title="" data-original-title="复制">

[==========] Running 1 test from 1 test case.
[----------] Global test environment set-up.
[----------] 1 test from Gtest
[ RUN ] Gtest.testItWorks
[ OK ] Gtest.testItWorks (0 ms)
[----------] 1 test from Gtest (0 ms total)
 [----------] Global test environment tear-down
[==========] 1 test from 1 test case ran. (1 ms total)
[ PASSED ] 1 test.

如果你只是想运行部分测试，运行时添加--gtest_filter选项。如'--gtest_filter=Gtest.*'就是只运行 Gtest 下的测试函数。

接下来我们讲讲钩子函数。一般来说，在每个测试函数之前，往往会做一些通用的操作，比如准备 fixture 等等。有时在测试函数结束后，还需要做扫尾的任务。这时候就需要使用钩子函数了。

先讲一下如何设置 fixture。Fixture 就是在每个测试函数运行之前，事先准备好的被测试对象。
在 gtest 中，需要定义一个类来添加 fixture。


#include <vector>
#include "../lib/gtest.h"

class Gtest : public ::testing::Test 
{
protected:
    std::vector<int> v;
};

TEST_F(Gtest, testItWorks)
{ 
    EXPECT_EQ(2, 1 + 1);
}

TEST_F(Gtest, testVector)
{
    EXPECT_NE(1, v.size());
}

请注意有两点变化，一个是我们定义了 Gtest 类，另一个是我们把TEST改成TEST_F。通过定义与测试用例同名的类，我们可以把 fixture 放在它的 protected 域或者 public 域，这样每个测试函数都能用到。如果想每个测试函数共用同一个 fixture，把它设置为 static 的类变量。另外，如果定义了使用 fixture 的类，就要使用TEST_F而不是TEST。

接下看看两个钩子函数，SetUp 和 Teardown。

修改Gtest定义为：

#include <iostream>

class Gtest : public ::testing::Test 
{
protected:
    virtual void SetUp() {
        std::cout << "Hi \n";
    }
    virtual void TearDown() {
        std::cout << "Bye \n";
    }
    std::vector<int> v;
};

对应的输出是这样：

<button type="button" class="btn btn-dark far fa-copy rounded-0 sflex-center copyCode" data-toggle="tooltip" data-placement="top" data-clipboard-text="[==========] Running 2 tests from 1 test case. [----------] Global test environment set-up. [----------] 2 tests from Gtest [ RUN ] Gtest.testItWorks Hi Bye [ OK ] Gtest.testItWorks (0 ms) [ RUN ] Gtest.testVector Hi Bye [ OK ] Gtest.testVector (0 ms) [----------] 2 tests from Gtest (0 ms total)

[----------] Global test environment tear-down [==========] 2 tests from 1 test case ran. (1 ms total) [ PASSED ] 2 tests. " title="" data-original-title="复制">

[==========] Running 2 tests from 1 test case.
[----------] Global test environment set-up.
[----------] 2 tests from Gtest
[ RUN ] Gtest.testItWorks
Hi 
Bye 
[ OK ] Gtest.testItWorks (0 ms)
[ RUN ] Gtest.testVector
Hi 
Bye 
[ OK ] Gtest.testVector (0 ms)
[----------] 2 tests from Gtest (0 ms total)
 [----------] Global test environment tear-down
[==========] 2 tests from 1 test case ran. (1 ms total)
[ PASSED ] 2 tests.

断言方法

断言方法的丰富程度，决定了写测试代码时，需不需要做很多 hack。
这里直接把各种方法贴出来：

基本断言

出错会停止测试的断言	出错不会停止测试的断言	意思
ASSERT_EQ(expected, actual)	EXPECT_EQ(expected, actual)	val1 == val2
ASSERT_NE(val1, val2)	EXPECT_NE(val1, val2)	val1 != val2
ASSERT_LT(val1, val2)	EXPECT_LT(val1, val2)	val1 < val2
ASSERT_LE(val1, val2)	EXPECT_LE(val1, val2)	val1 <= val2
ASSERT_GT(val1, val2)	EXPECT_GT(val1, val2)	val1 > val2
ASSERT_GE(val1, val2)	EXPECT_GE(val1, val2)	val1 >= val2
ASSERT_TRUE(condition)	EXPECT_TRUE(condition)	condition 为 true
ASSERT_FALSE(condition)	EXPECT_FALSE(condition)	condition 为 false

适用于 C Style 字符串的断言

出错会停止测试的断言	出错不会停止测试的断言	意思
ASSERT_STREQ(expected_str, actual_str)	EXPECT_STREQ(expected_str, actual_str)	两个字符串相等
ASSERT_STRNE(str1, str2)	EXPECT_STRNE(str1, str2)	两个字符串不等
ASSERT_STRCASEEQ(expected_str,actual_str)	EXPECT_STRCASEEQ(expected_str,actual_str)	两个字符串相等，忽略大小写
ASSERT_STRCASENE(str1, str2)	EXPECT_STRCASENE(str1, str2)	两个字符串不等，忽略大小写

适用于浮点数比较的断言

出错会停止测试的断言	出错不会停止测试的断言	意思
ASSERT_FLOAT_EQ(expected, actual)	EXPECT_FLOAT_EQ(expected, actual)	float 类型近似相等
ASSERT_DOUBLE_EQ(expected, actual)	EXPECT_DOUBLE_EQ(expected, actual)	double 类型近似相等

近似相等的断言

出错会停止测试的断言	出错不会停止测试的断言	意思
ASSERT_NEAR(val1, val2, abs_error)	EXPECT_NEAR(val1, val2, abs_error)	val1 和 val2 的差的绝对值小于 abs_error

是否抛出异常的断言

出错会停止测试的断言	出错不会停止测试的断言	意思
ASSERT_THROW(statement, exception_type)	EXPECT_THROW(statement, exception_type)	代码块会抛出指定异常
ASSERT_ANY_THROW(statement)	EXPECT_ANY_THROW(statement)	代码块会抛出异常
ASSERT_NO_THROW(statement)	EXPECT_NO_THROW(statement)	代码块不会抛出异常

借用官方示例：

<button type="button" class="btn btn-dark far fa-copy rounded-0 sflex-center copyCode" data-toggle="tooltip" data-placement="top" data-clipboard-text="ASSERT_THROW(Foo(5),bar_exception);

EXPECT_NO_THROW({ int n=5; Bar(&n); }); " title="" data-original-title="复制">

ASSERT_THROW(Foo(5),bar_exception);

EXPECT_NO_THROW({
 int n=5;
 Bar(&n);
});

是不是感觉缺少了什么？

缺了比较 C Style 数组的断言呀！

有一次我想找个如何比较两个 int 类型数组的断言，却怎么也找不到。网上的解决办法，都是需要引入另外一个 Google Mock 框架。我不想再增加别的依赖，所以最后 hack 一下，把 int 类型数组转换成vector<int>。

我介绍的大概就这么多，最后借用 gtest 的 README 上的一句话：

Happy testing!

「软件匠艺社区」旨在传播匠艺精神，通过分享好的「工作方式」，让帮助程序员更加快乐高效地编程！

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