C++雾中风景番外篇2：Gtest 与 Gmock，聊聊C++的单元测试

时间  2019-12-14 标签 c++ 雾中 风景 gtest gmock 聊聊 单元 测试

正式工做以后，公司对于单元测试要求比较严格。（笔者以前比较懒，通常不多写完整的单测~~）。做为一个合格的开发工程师，须要为所编写代码编写适量的单元测试是十分必要的，在实际进行的开发工做之中，TDD（Test drivern development) 是一种通过实践可行的开发方式。编写单元测试能够帮助咱们在开发阶段就发现错误，而且保证新的修改没有破坏已有的程序逻辑。 在 C++之中，经常使用的测试框架有 Gtest，Boost test，CPPUint 等。正是因为 Gmock 的加持，让 Gtest 在多种测试框架之中脱颖而出。今天笔者在这里要和你们聊聊的就是目前我司主力在使用的Gtest，以及配套的 Gmock，经过二者的配合使用，相信可以搞定绝大多数的测试场景了。git

1.Gtest 的安装

笔者目前使用的系统是Deepin 15.6，是基于 Debian jessie的一款国内发行版。安装 Gtest 和 GMock 十分简单：github

sudo apt-get install libgtest-dev libgmock-dev

其余发行版如：Ubuntu，Centos 应该也能够经过自带的包管理软件就能够完成安装了。可是若是包管理软件之中没有带上对应的开发包，也能够选择编译安装：数据库

  • 下载源码
git clone https://github.com/google/googletest
  • 用 CMake 生成 Makefile以后直接 make 编译
cd build && cmake .. && make -j 2
  • 最后进行安装
sudo make install

以后只要在/usr/include路径下找到gtest.h,gmock.h就说明咱们安装成功了。以后只须要在 CMake 之中连接对应的静态库，就能够利用 Gtest 进行单元测试了。网络

2.Gtest 的使用

Gtest 十分容易上手，经过其中的定义的宏就能够轻松实现要进行单元测试。而且其中每一个单元测试都会计算出对应执行时间，能够经过执行时间来分析代码的执行效率。app

测试函数TEST

先举个简单的栗子，假如如今咱们须要测试一下函数来判断质数，代码以下:框架

bool is_prime(int num) {
    if (num < 2)
        return false;
    for(int i = 2; i <= sqrt(num) + 1; i++) {
        if (num % i == 0)
            return false;
    }
    return true;
}

如今咱们用 Gtest 对这个函数进行测试，TEST的宏定义表明了会被RUN_ALL_TESTS执行的测试函数。在 Gtest 之中提供了两类断言ASSERT_*系列和EXPECT_*系列。二者的区别就在于，ASSERT 失败以后就不会运行后续的测试了，可是 EXPECT 虽然失败，可是不影响后续测试的进行。看起来EXPECT会更加灵活一些，尤为是须要释放一些资源或执行一些其余逻辑时，更适合用EXPECT。模块化

TEST(test_prime, is_true) {
    EXPECT_TRUE(is_prime(5));
    ASSERT_TRUE(is_prime(5));
    EXPECT_TRUE(is_prime(3));
}

TEST(test_prime, is_false) {
    ASSERT_FALSE(is_prime(4));
    EXPECT_FALSE(is_prime(4));
}

int main(int argc,char *argv[]) {
    testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    RUN_ALL_TESTS();
}

testing::InitGoogleTest 初始化测试框架，必须在运行测试以前调用 RUN_ALL_TESTS 会运行全部由TEST 宏定义的测试。测试结果以下图所示：咱们定义的is_true和 is_false同属同一个测试 case：test_prime，而且成功经过了测试。
测试结果
上面咱们使用了这TRUE 与 FALSE 的判断宏：
判断宏函数

Gtest 提供了多种的判断宏，包括字符串的判断，数值判断等等，具体的细节能够参照 Gtest 的官方文档，笔者这里再也不赘述。单元测试

测试函数TEST_F

不少时候，咱们进行一些测试的时候须要进行资源初始化工做，进行资源复用，最后回收资源。这样的场景就适合使用 TEST_F的宏来进行测试。TEST_F适用于多种测试场景须要相同数据配置的状况，利用了 C++继承类来实现对父类方法的测试。举个例子，笔者实现了一个跳表，下面是对跳表进行测试的代码：测试

class Test_Skiplist : public testing::Test {
public:
    virtual void SetUp() {
        std::cout << "Set Up Test" << std::endl;
        _sl->load();

    }
    virtual void TearDown() {
        std::cout << "Tear Down Test" << std::endl;
        _sl->dump();
    }

    ~Test_Skiplist(){};

    SkipList* _sl = new SkipList();
};

TEST_F(Test_Skiplist, insert) {
    std::string test_string("happen");
    ASSERT_EQ(_sl->insert("1", test_string.c_str(), test_string.size()), Status::SUCCESS);
    test_string = "lee";
    ASSERT_EQ(_sl->insert("2", test_string.c_str(), test_string.size()), Status::SUCCESS);

    uint64_t data64 = 50;
    ASSERT_EQ(_sl->insert("50", reinterpret_cast<char *>(&data64), 8), Status::SUCCESS);
    uint32_t data32 = 20;
    ASSERT_EQ(_sl->insert("20", reinterpret_cast<char *>(&data32), 4), Status::SUCCESS);
}

TEST_F(Test_Skiplist, search) {
    ASSERT_EQ(_sl->search("1")->value_size, 6);
    ASSERT_STREQ(std::string(_sl->search("1")->value.get()).c_str(), "happen");

    ASSERT_EQ(_sl->search("3"), nullptr);
}

TEST_F(Test_Skiplist, remove) {
    ASSERT_EQ(_sl->remove("1"), Status::SUCCESS);
    ASSERT_EQ(_sl->remove("1"), Status::FAIL);

    ASSERT_EQ(_sl->search("1"), nullptr);
}

由上述代码能够看到，经过 TEST_F进行的测试类须要继承testing::Test类。同时要实现对应的 SetUp与TearDown方法，SetUp方式执行资源的初始化操做，而TearDown则负责资源的释放。须要注意的是，上述代码咱们测试了跳表的search,remove,insert方法，而每一个测试是独立的进行的。也就是每一个测试执行时都会运行对应的SetUp和 TearDown方法。

命令行参数

编译生成二进制的测试执行文件以后，直接运行就能够执行单元测试了。可是 Gtest 提供了一些命令行参数来帮助咱们更好的使用，下面介绍一下笔者经常使用的几个命令行参数：

  • --gtest_list_tests
    列出全部须要执行的测试，可是并不执行。
  • --gtest_filter
    对所执行的测试进行过滤，支持通配符
    ? 单个字符
    * 任意字符
    - 排除
    ./test --gtest_filter=SkTest.*-SkTest.insert 表示运行全部名为SkTest的案例，排除了SkTest.insert这个案例。
  • --gtest_repeat=[count]
    设置测试重复运行的次数，其中-1表示无限执行。

3.Gmock 的使用

上述 Gtest 的使用应该可以知足绝大多数小型项目的测试场景了。可是对于一些涉及数据库交互，网络通讯的大型项目的测试场景，咱们很难仿真一个真实的环境进行单元测试。因此这时就须要引入** Mock Objects **（模拟对象）来模拟程序的一部分来构造测试场景。Mock Object模拟了实际对象的接口，经过一些简单的代码模拟实际对象部分的逻辑，实现起来简单不少。经过 Mock object 的方式能够更好的提高项目的模块化程度，隔离不一样的程序逻辑或环境。

至于如何使用 Mock Object 呢？这里要引出本章的主角 Gmock 了，接下来笔者将编写一个简要的 Mock对象并进行单元测试，来展现一下 GMock 的用法。这里咱们用 Gmock 模拟一个 kv 存储引擎，并运行一些简单的测试逻辑。下面的代码是咱们要模拟的 kv 存储引擎的头文件：

#ifndef LDB_KVDB_MOCK_H
#define LDB_KVDB_MOCK_H

class KVDB {
public:
    std::string get(const std::string &key) const;
    Status set(const std::string &key, const std::string &value);
    Status remove(const std::string &key);
};
#endif //LDB_KVDB_MOCK_H

而后咱们须要定义个 Mock 类来继承 KVDB，而且定义须要模拟的方法：get, set, remove。这里咱们用到了宏定义 MOCK_METHOD，后面的数字表明了模拟函数的参数个数，如MOCK_METHOD0，MOCK_METHOD1。它接受两个参数：

  • 参数1，方法名称。
  • 参数2，函数的指针的定义
class MockKVDB : public KVDB {
public:
    MockKVDB() {
    }
    
    MOCK_METHOD1(remove, Status(const std::string&));
    MOCK_METHOD2(set, Status(const std::string&, const std::string&));
    MOCK_METHOD1(get, std::string (const std::string&));
};

经过这个宏定义，咱们已经初步模拟出对应的方法了。接下来咱们须要告诉 Mock Object 被调用时的正确行为。

TEST_F(TestKVDB, setstr) {
    EXPECT_CALL(*kvdb, set(_,_)).WillRepeatedly(Return(Status::SUCCESS));

    ASSERT_EQ(kvdb->set("1", "happen"), Status::SUCCESS);
    ASSERT_EQ(kvdb->set("2", "lee"), Status::SUCCESS);
    ASSERT_EQ(kvdb->set("happen", "1"), Status::SUCCESS);
    ASSERT_EQ(kvdb->set("lee", "2"), Status::SUCCESS);
}

TEST_F(TestKVDB, getstr) {
    EXPECT_CALL(*kvdb, get(_)) \
            .WillOnce(Return("happen"))
            .WillOnce(Return("lee"))
            .WillOnce(Return("1"))
            .WillOnce(Return("2"));

    ASSERT_STREQ(kvdb->get("1").c_str(), "happen");
    ASSERT_STREQ(kvdb->get("2").c_str(), "lee");
    ASSERT_STREQ(kvdb->get("happen").c_str(), "1");
    ASSERT_STREQ(kvdb->get("lee").c_str(), "2");
}

TEST_F(TestKVDB, remove) {
    EXPECT_CALL(*kvdb, remove(_)).WillOnce(Return(Status::SUCCESS)).
            WillOnce(Return(Status::FAIL));
    EXPECT_CALL(*kvdb, get(_)) \
            .WillOnce(Return(""));

    ASSERT_EQ(kvdb->remove("1"), Status::SUCCESS);
    ASSERT_EQ(kvdb->get("1"), "");
    ASSERT_EQ(kvdb->remove("1"), Status::FAIL);
}

由上述代码能够了解，这里经过了EXPECT_CALL来指定 Mock Object 的对应行为，其中 WillOnce表明调用一次返回的结果。经过链式调用的方式，咱们就能够构造出全部咱们想要的模拟结果。固然若是每次调用的结果都同样，这里也可使用WillRepeatedly直接返回对应的结果。由上述代码能够看到，这里咱们用寥寥数十行代码就模拟出了一个 KV 存储引擎，可见 Gmock 的强大。

这里要注意，在经过 Gmock 来编写 Mock Object 时，可以模拟的方法是对于原抽象类之中的virtual 方法。这个是由于 C++只有经过virtual的方式才能实现子类覆写的多态，这一点在编写代码进行抽象和编写 Mock Object 的时候须要多加注意。

4.小结

经过Gtest 与 Gmock 的使用，可以覆盖绝大多数进行 C++ 单元测试的场景，同时也减小了咱们编写单元测试的工做。笔者但愿经过本篇文章来抛砖引玉，但愿你们多写单测。在笔者实际的工做经验之中，单测给项目带来的影响是极其正面的，必定要坚持写单测，坚持写单测，坚持写单测~~~！！！

联系我们 沪ICP备13005482号-10