GoogleTest : 测试框架（单元测试）

GoogleTest

googletest: GoogleTest - Google Testing and Mocking Framework

googletest 是一个由 Google 的测试技术团队开发的测试框架，它考虑到了谷歌的特定需求和限制。无论你使用的是 Linux、Windows 还是 Mac，只要你编写 C++ 代码，googletest 都可以帮到你。它支持任何类型的测试，不只是单元测试。

1. 独立的且可重复的（googletest 通过在不同的对象上运行每个测试用例来隔离测试。当测试失败时允许你单独运行它，以便快速调试）；

2. 可移植的且可复用的（googletest 适用于不同的操作系统，不同的编译器）；

3. 失败时，提供尽可能多的关于故障的信息（googletest 不会在第一个测试失败时停止。相反，它仅停止当前的测试并继续运行下一个）；

4. 得到良好的组织并反映测试代码的结构（googletest 将相关的测试分组为测试套件，它们可以共享数据和子例程）；

5. 测试框架将精力集中在测试内容上（googletest 自动追踪所有定义的测试，且无需用户以运行它们的顺序迭代它们）；

6. 快（通过 googletest，可以跨测试用例复用共享资源，且只支出一次 set-up/tear-down 的开销，不使测试相互依赖）。

任何可被送给 ostream 的都可以被送进断言的宏。

编译

gtest 提供了两种编译方式 bazel 和 cmake，以 cmake 为例：

mkdir build && cd build 
cmake ..
# 只需要包含头文件 gtest.h或者gmock.h

断言

断言是 gtest 核心组成，所有的测试用例最终都是以断言实现的。

• ASSERT 系列的断言如果失败，则会产生一个严重错误并导致当前作用范围的测试用例中断；

• EXPECT 不会产生任何错误，测试用例依旧可以继续执行。

true / false 条件测试

致命	非致命	验证
ASSERT_TRUE(condition);	EXPECT_TRUE(condition);	condition: true
ASSERT_FALSE(condition);	EXPECT_FALSE(condition);	condition: false

失败时，ASSERT_* 产生一个致命错误，并从当前函数退出，EXPECT_* 则产生一个非致命错误，并允许函数继续运行。

二元比较

致命断言	非致命断言	验证
ASSERT_EQ(val1, val2);	EXPECT_EQ(val1, val2);	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

• 比较 C 字符串，ASSERT_EQ 测试它们是否位于相同内存位置，而不是是否具有相同的值。因此，比较 C 字符串的值使用 ASSERT_STREQ()；

• 当执行指针比较时使用 *_EQ(ptr, nullptr) 和 *_NE(ptr, nullptr) 而不是 *_EQ(ptr, NULL) 和 *_NE(ptr, NULL)。

字符串比较

致命断言	非致命断言	验证
ASSERT_STREQ(str1, str2);	EXPECT_STREQ(str1, str2);	具有相同内容
ASSERT_STRNE(str1, str2);	EXPECT_STRNE(str1, str2);	具有不同内容
ASSERT_STRCASEEQ(str1, str2);	EXPECT_STRCASEEQ(str1, str2);	相同内容忽略大小写
ASSERT_STRCASENE(str1, str2);	EXPECT_STRCASENE(str1, str2);	不同内容忽略大小写

如果宽字符串（wchar_t*， Windows 上 UNICODE 模式的 TCHAR*，或 std::wstring）被送进断言，它将在打印时被转换为 UTF-8。

断言扩展

SUCCEED() : 产生一个成功标识，只代表某一个步躁成功；

FAIL() : 产生一个严重错误，相当于一个 ASSERT 宏失败；

ASSERT_THROW(expre,type) : 断言表达式 expre 会抛出一个 type 类型异常；

ASSERTANY THROW(expre) : 断言表达式 expre 会抛出一个任意类型异常；

ASSERT_NO_THROW(expre) : 断言表达式 expre 不会抛出任何异常。

测试 TEST

• 使用 TEST() 宏定义并命名一个测试函数（没有返回值的宏函数）；

• 解析命令行中的 GoogleTest 参数，它允许用户通过多样的命令行参数来控制测试程序的行为（即定制命令行参数的行为）：testing::InitGoogleTest(&argc, argv);；

• 搜索不同的 Test Case 和不同的源文件中所有已经存在的测试案例然后运行它们，成功时返回 1，否则返回 0：return RUN_ALL_TESTS();。

// 1. TestSuiteName 测试套件名
// 2. TestName 测试用例名
/// 名称不该包含下划线
TEST(FactorialTest, HandlesZeroInput) {EXPECT_EQ(Factorial(0), 1);
}
TEST(FactorialTest, HandlesPositiveInput) {EXPECT_NE(Factorial(1), 1);
} int main(int argc, char** argv) {testing::InitGoogleTest(&argc, argv);return RUN_ALL_TESTS();
}

Google C++ Style Guide 函数和类命名规则

全局事件

#include "gtest/gtest.h"
class TestFA2 : public testing::Environment {
public:void SetUp() override {std::cout << "SetUp" << std::endl;}void TearDown() override {std::cout << "TearDown" << std::endl;}
};
TEST(TestFA21, globalEnv) {EXPECT_EQ(3, 4) << "int compare";
}
int main(int argc, char** argv) {testing::InitGoogleTest(&argc, argv);testing::Environment* env = new TestFA2();testing::AddGlobalTestEnvironment(env);int ret = 0;ret     = RUN_ALL_TESTS();return ret;
}

测试夹具 TEST_F

• 允许你为多个不同的测试复用相同的数据对象配置。

• googletest 不 为多个测试复用相同的测试夹具。

成员函数

虚函数

• virtual void SetUp()：类似于构造函数，在 TEST_F 之前运行；
• virtual void TearDown()：类似于析构函数，在 TEST_F 之后运行。

静态函数

• static void SetUpTestSuite()：在第一个 TEST 之前运行；
• static void TearDownTestSuite()：在最后一个 TEST 之后运行。

全局事件

继承 testing::Environment

• virtual void SetUp()：在所有用例之前运行；
• virtual void TearDown()：在所有用例之后运行。

创建

1. 创建一个公有继承自 ::testing::Test 的类，进行 protected 类内部声明；

2. 编写一个默认的构造函数或 SetUp() 函数为每个 test 准备对象；

3. 编写一个析构函数或 TearDown() 函数释放 SetUp() 中分配的资源；

4. 完善类资源信息，使用 TEST_F 宏，第一个参数填写新建夹具类名称。

由于 C++ 语法不允许在构造/析构函数中调用虚函数 SetUp/TearDown，建议优先使用构造/析构函数完成数据的初始化。

使用

• 使用 TEST_F(类名, 测试夹具名称) ：

// TestFixtureName 测试夹具类名（_F：fixture）
TEST_F(TestFixtureName, TestName) {... test body ...
}

通过 TEST_F() 定义的每个测试，googletest 将在运行时自动创建一个 全新的 测试夹具，立即通过 SetUp() 初始化它，运行测试，最后调用 TearDown() 清理资源，然后删除测试夹具。

具体类定义

template < typename E > // E is the element type.
class Queue {
public:Queue();void   Enqueue(const E& element);E*     Dequeue(); // Returns NULL if the queue is empty.size_t size() const;...
};

夹具类定义

#include "gtest/gtest.h"
class TestFA : public ::testing::Test {
public:TestFA() {}~TestFA() {}protected:void SetUp() override {std::cout << "Reference count: " << deq.use_count() << std::endl;auto              p    = deq.get();auto              pxin = *p;std::deque< int > a(5, -1);std::cout << "1. size: " << pxin.size() << std::endl;pxin.swap(a);std::cout << "2. size:" << pxin.size() << std::endl;}void TearDown() override {deq.reset();deq = nullptr;}public:std::shared_ptr< std::deque< int > > deq =std::make_shared< std::deque< int > >();
};

测试定义

• 测试案例都来自同一个测试夹具；
• 不同的测试案例，拥有相互独立的个体，独占数据，不会相互影响。

TEST_F(TestFA, isEmptyOnB) {EXPECT_GE(deq.use_count(), 1);if (deq.use_count() != 0) {deq.reset();}
}
TEST_F(TestFA, isEmptyOnBIndependence) {EXPECT_GE(deq.use_count(), 1);
}

测试调用

定义测试后，通过 RUN_ALL_TESTS() 运行它们，如果所有测试都成功,返回 0，否则返回 1。

调用 RUN_ALL_TESTS() 宏时：

1. 保存所有 googletest 标记的状态；

2. 为第一个测试创建一个测试夹具对象；

3. 通过 SetUp() 初始化；

4. 在测试夹具对象上运行测试；

5. 通过 TearDown() 清理测试夹具；

6. 删除夹具，恢复所有的 googletest 标记的状态；

7. 为下一个测试重复上述步骤。

#include "gtest/gtest.h"
int main(int argc, char** argv) {// 解析 googletest 标记的命令行参数，并移除所有已识别的标记testing::InitGoogleTest(&argc, argv);return RUN_ALL_TESTS();
}

调用 RUN_ALL_TESTS() 一次，多次调用将产生冲突。

接口测试 Gmock

Google C++单元测试框架GoogleTest—Google Mock简介–概念及基础语法 - 超超boy - 博客园

使用步骤

创建抽象类

• 创建抽象接口函数；

class B {
public:virtual const int sub(int s1, const int s2) const = 0;
};

创建 Mock 类继承

• 类返回作用域、参数作用域等，都需要进行描述；

#include "gmock/gmock.h"
class MockB : public B {
public:MOCK_METHOD(const int, sub, ( int, const int ), (const, override));
};

Mock 测试

• EXPECT_CALL(mock_object, method(matchers)) // 对象、匹配调用函数
                          .Times(cardinality) // 调用次数
                          .WillOnce(action) // 被调用一次时的行为
                          .WillRepeatedly(action); // 重复调用

#include "B.h"
#include "gtest/gtest.h"
MockB b;
TEST(mock_sub, actionBSub) {EXPECT_CALL(b, sub).Times(::testing::AtLeast(3)) // 3次需要3个WillOnce.WillOnce(::testing::Return(1)).WillOnce(::testing::Return(2)).WillOnce(::testing::Return(34));std::cout << b.sub(2, 1) << std::endl;std::cout << b.sub(3, 1) << std::endl;std::cout << b.sub(55, 44) << std::endl;std::cout << b.sub(34, 0) << std::endl; // 默认返回 0
} // 参数匹配器
TEST(mock_sub, expectCall) {EXPECT_CALL(b, sub(123, 123)).WillRepeatedly(Return(246));std::cout << b.sub(123, 1234) << std::endl; // 默认 0std::cout << b.sub(123, 123) << std::endl; // 符合，246，测试用例失效std::cout << b.sub(123, 123) << std::endl; // 默认 0EXPECT_CALL(b, sub(Gt(123), _)).WillOnce(Return(1234));               // 大于 123，和任意数值std::cout << b.sub(124, 123) << std::endl; // 符合，-99std::cout << b.sub(123, 2) << std::endl;   // 0
} // 顺序适配器
TEST(mock_multi_sub, callInSequence) {Sequence s1;EXPECT_CALL(b, multi).InSequence(s1).WillOnce(Return(222)); // 先EXPECT_CALL(b, sub).InSequence(s1).WillOnce(Return(333));   // 后std::cout << b.sub(124, 123) << std::endl; // 不符。为 0std::cout << b.multi(123, 2) << std::endl; // 先，222std::cout << b.sub(124, 123) << std::endl; // 后，333
}

EXPECT_CALL

1. Times ：至少调用次数，小于则默认回调，如默认 int 返回 0；
2. WillRepeatedly ：重复调用，类似默认调用；
3. ::testing::Gt(a) ：函数参数匹配，设置匹配器，如当大于 a 时则匹配调用；
4. InSequence ：指定顺序适配器 Sequence 顺序调用成员函数；

示例

示例1：web 请求

std::string chat_room::log() {std::string* response;this->requester->execute("request",response); // web访问，结果存在response指针中return *response;
} class http_request {
public:virtual ~http_request() {}virtual bool execute(std::string request, std::string* response) = 0;
};
class mock_http_request : public http_request {
public:MOCK_METHOD(bool, execute, (std::string request, std::string* response),(override));
}; TEST(ChatRoomTest, log) {testing::NiceMock< mock_message_dao >mock_dao; // 在下一部分会提到mock_message_daomock_http_request mock_requester; // Mock对象std::string       response ="response"; // 期待调用函数的第二个参数将指向这个string对象EXPECT_CALL(mock_requester, execute).WillRepeatedly(    // 每次调用都会（WillRepeatedly）执行testing::DoAll( // 每次执行包含多个行为testing::SetArgPointee< 1 >(response), // 将传入参数指针变量response指向responsetesting::Return(true))); // 返回值为truechat_room cr = chat_room(&mock_dao, &mock_requester); // 将mock对象通过chat_room的constructor注入EXPECT_EQ(cr.log(), "response"); // 调用和Google Test断言
}

示例2：数据库访问

void chat_room::join(chat_participant_ptr participant) {participants_.insert(participant);std::vector< std::string > recent_msg_strs =this->dao->get_messages(); // 从数据库中获取历史消息for (std::string recent_msg_str : recent_msg_strs) {// 将每一个消息发送给该聊天参与者auto msg = chat_message();msg.set_body_string(recent_msg_str);participant->deliver(msg);}
} class message_dao {
public:virtual ~message_dao() {}virtual bool                       add_message(std::string m) = 0;virtual std::vector< std::string > get_messages()             = 0;
}; class mock_message_dao : public message_dao {
public:MOCK_METHOD(bool, add_message, (std::string m), (override));MOCK_METHOD(std::vector< std::string >, get_messages, (), (override));
};
EST(ChatRoomTest, join) {mock_message_dao mock_dao; // 创建mock对象（需要注入chat_room）http_request_impl requester; // 创建web访问对象（也需要注入chat_room）auto mock_p1 = std::make_shared< mock_chat_participant >();// 创建participant的mock指针EXPECT_CALL(mock_dao, get_messages).WillOnce(testing::Return(std::vector< std::string >{ "test_1", "test_2", "test_3" }));// 指定get_messages调用的返回值EXPECT_CALL(*mock_p1, deliver).Times(3);// 指定deliver调用的次数chat_room cr = chat_room(&mock_dao, &requester);// 创建chat_room对象，注入dao和requestercr.join(mock_p1); // 调用
}

注意

1. 测试套件名称、测试夹具名称、测试名称中不应该出现下划线（ TEST(TestSuiteName, TestName)，生成名为TestSuiteName_TestName_Test 的类）；

2. Uniteresting mock function call 警告 ： 没有相应匹配的EXCEPT_CALL，Google Mock 会生成这个警告，使用 NiceMock 进行 mock 类对象实例化；

3. Mock 一般用于虚函数，通过 TMock 来 Mock 非虚函数；

4. 单元测试文件可以放在根目录下面专用的 tests 文件夹下；