【C++】GoogleTest入门指南

参考:
GoogleTest官网

基本概念

要使用GoogleTest,需要包含header gtest/gtest.h

断言Assertions

断言是检查条件是否为真的语句,其结果可能是成功或失败,失败分为非致命失败和致命失败两种,后者会终止当前运行,前者则会继续运行。
GoogleTest中,断言类似于函数调用的宏,断言失败时,GoogleTest会输出断言的源文件和行号位置以及失败消息(所有断言都可以使用<<输出自定义失败消息)

ASSERT_*

会抛出致命失败故障的断言,断言失败时中止当前测试函数的运行(不是中断整个TEST)。

ASSERT_EQ(x.size(),y.size()) << "x与y的大小不相同"

EXPECT_*

会抛出非致命失败故障的断言,不会停止当前函数运行,而是继续往下运行下去

EXPECT_EQ(x,y) << "x与y不相等"

断言分类

前缀都会是ASSERT_或者EXPECT_,它们的区别上面已经进行了说明,所以以下都用X_来略写

基本断言

  • X_TRUE(condition):断言condition为True
  • X_FALSE(condition):断言condition为False

普通比较型断言

  • X_EQ(v1,v2):==
  • X_NE(v1,v2):!=
  • X_LT(v1,v2):<
  • X_LE(v1,v2):<=
  • X_GT(v1,v2):>
  • X_GE(v1,v2):>=

C字符串比较型断言

  • X_STREQ(s1,s2):s1==s2
  • X_STRNE(s1,s2):s1!=s2
  • X_STRCASEEQ(s1,s2):忽略大小写,s1==s2
  • X_STRCASENE(s1,s2):忽略大小写,s1!=s2
    注意:
  • Null指针和空字符””是不相同的
  • 假如char *s1 = “abc”,char *s2 = “abc”,那么X_EQ(s1,s2)不通过,因为s1与s2实际上是地址指针,不相同;X_STREQ(s1,s2)通过,因为字符串相同

浮点数比较型断言

对于浮点数,断言只是判断几乎相等

  • X_FLOAT_EQ(f1,f2):f1和f2两个float值几乎相等
  • X_DOUBLE_EQ(f1,f2):f1和f2两个double值几乎相等
  • X_NEAR(v1,v2,abs_error):v1和v2两个浮点数的值差的绝对值不超过abs_error

明确的成功与失败

  • SUCCEED():生成一个成功,放行,但是并不代表整个测试成功
  • FAIL():生成致命错误,立即终止当前测试
  • ADD_FAILURE():生成非致命错误,继续运行测试
  • ADD_FAILURE_AT(“file_path”,line_number):生成非致命错误,输出文件名和行号
  • GTEST_SKIP():直接结束当前测试
    明确的成功与失败相较于前面的断言更适合判断条件复杂的情况,因为判断条件复杂不适合写成一个表达式condition用于判断。例如if...else if...else if... else...

异常断言

用于验证一段代码是否抛出给定类型的异常

  • X_THROW(statement,exception_type):statement代码会抛出exception_type的异常
  • X_ANY_THROW(statement):statement代码会抛出异常,不限异常类型
  • X_NO_THROW(statement):statement代码不会抛出任何类型异常

自定义布尔函数断言(谓词断言)

  • X_PREDn(fun,v1,v2…):拥有n个参数的函数fun会返回True
    例如有一个函数equal(a,b),那么就是ASSERT_PRED2(equal,a,b)
    与ASSERT_EQ、ASSERT_TRUE()这些断言的区别在于输出的错误信息不同,同时它的功能更加强大

谓词格式化程序断言

普通的断言输出信息的内容是预定好的,如果想要自定义输出的内容,可以使用谓词格式化程序断言
具体接口使用可参考:EXPECT_PRED_FORMAT
为了避免新的断言宏爆炸式增长,GoogleTest提供了很多谓词格式函数,它们可以使用谓词断言的方式组装成需要的断言,例如浮点数的小于等于

using ::testing::FloatLE;
using ::testing::DoubleLE;
...
EXPECT_PRED_FORMAT2(FloatLE, val1, val2);
EXPECT_PRED_FORMAT2(DoubleLE, val1, val2);

匹配器断言

  • X_THAT(value, matcher):value的值满足matcher的要求

    #include “gmock/gmock.h”

    using ::testing::AllOf;
    using ::testing::Gt;
    using ::testing::Lt;
    using ::testing::MatchesRegex;
    using ::testing::StartsWith;


    EXPECT_THAT(value1, StartsWith(“Hello”));
    EXPECT_THAT(value2, MatchesRegex(“Line \d+”));
    ASSERT_THAT(value3, AllOf(Gt(5), Lt(10)));

关于matcher的具体接口文档,详见matchers

类型断言

调用函数::testing::StaticAssertTypeEq<T1,T2>();
用于断言T1和T2是同一种类型,如果断言满足,该函数什么也不做,如果不同,函数调用会无法编译并报错T1 and T2 are not the same type
注意:如果是在类模板或者函数模板中使用时,仅当该函数被实例化(被调用)时才会生效报错,否则不会报错

断言使用的位置

除了在测试代码中使用断言外,在任何C++函数中也都可以使用断言。但是注意,产生致命错误的断言只能用在返回void的函数(构造与析构函数不是返回void的函数)

测试

简单测试

  • 使用TEST()宏定义和命名测试函数,这个函数是不返回值的普通C++函数

  • 函数中可以包含任何有效的C++语句以及各种GoogleTest断言来检查值

  • 测试的结果由断言决定,如果测试时没有任何断言失败(致命或非致命)或者测试程序崩溃,则测试成功

  • 第一个参数是测试套件的名称,第二个参数是测试套件中的测试名称,这两个名称都必须是有效的C++标识符,并且不能含有任何下划线。测试的全名由测试套件和测试名称组成,不同测试套件的测试可以有相同的测试名称

    TEST(TestSuiteName, TestName){
    … test body …
    }

举个栗子

函数funA有一个输入n,返回n^2,两个测试都属于FunATests测试套件,名字分别是HandlesZeroInput和HandlesPositiveInput用于测试不同的情况

int funA(int n);

TEST(FunATests, HandlesZeroInput){
    EXPECT_EQ(funA(0), 0);
}
TEST(FunATests, HandlesPositiveInput){
    EXPECT_EQ(funA(1), 1);
    EXPECT_EQ(funA(2), 4);
    ...
}

测试夹具

如果发现自己编写了两个或多个对相似数据进行操作的测试,可以使用测试夹具,它允许我们为多个不同的测试重用相同的对象配置

创建并使用夹具

  • 从::tesing::Test派生一个类,它的主体内容设置为protected,因为我们要从子类中访问夹具成员
  • 在类中,声明计划使用的所有对象数据
  • 如有必要,编写一个默认构造函数或者SetUp()函数来为每个测试准备对象
  • 如有必要,编写一个析构函数或者TearDown()函数来释放测试对象数据
  • 如有需要,编写函数供使用该测试夹具的测试内使用
  • 注意,GoogleTest不会在多个测试中重用同一个测试夹具对象。对于每个TEST_F,GoogleTest会创建一个新的测试夹具对象并立刻调用SetUp(),运行测试主题结束后调用TearDown(),最后删除测试夹具对象
  • 使用测试夹具的时候,用TEST_F代替TEST,TEST_F的第一个参数不再是测试套件名,而是测试夹具类名,具体见下方样例

举个栗子

假设我们有一个类Queue需要进行测试,它长这样:

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;
...
};

定义它的测试夹具类,一般情况下测试夹具类名=类名+Test

class QueueTest : public ::testing::Test {
protected:
    void SetUp() override {
        q1_.Enqueue(1);
        q2_.Enqueue(2);
        q2_.Enqueue(3);
    }

    // void TearDown() override {}

    Queue<int> q0_;
    Queue<int> q1_;
    Queue<int> q2_;
};

在这里,TearDown()并不需要,因为我们并不需要进行任何清理工作,直接析构就可以了

使用测试夹具进行测试

TEST_F(QueueTest, IsEmptyInitially) {
  EXPECT_EQ(q0_.size(), 0);
}

TEST_F(QueueTest, DequeueWorks) {
  int* n = q0_.Dequeue();
  EXPECT_EQ(n, nullptr);

  n = q1_.Dequeue();
  ASSERT_NE(n, nullptr);
  EXPECT_EQ(*n, 1);
  EXPECT_EQ(q1_.size(), 0);
  delete n;

  n = q2_.Dequeue();
  ASSERT_NE(n, nullptr);
  EXPECT_EQ(*n, 2);
  EXPECT_EQ(q2_.size(), 1);
  delete n;
}

在这个栗子里,第一个TEST_F创建一个QueueTest对象t1,t1.SetUp()后进入测试内容进行使用。测试结束后t1.TearDown()然后销毁。对于第二个TEST_F进行相同的过程

调用测试

TEST()和TEST_F都会自动的隐式注册到GoogleTest,所以并不需要为了测试再重新列举所有定义的测试
在定义测试之后,可以直接使用RUN_ALL_TESTS()来运行所有测试,如果所有测试都通过了,它会返回0。注意,RUNN_ALL_TESTS()会运行所有测试,哪怕这些测试来源于不同的测试套件、不同的源文件。

运行测试的过程

  • 保存所有googletest标志的状态
  • 为第一个测试创建测试夹具对象,通过SetUp()初始化
  • 使用测试夹具对象运行测试
  • 测试结束,调用TearDown()清理夹具然后销毁夹具对象
  • 恢复所有googletest标志的状态
  • 对下一个测试重复以上步骤,直到所有测试都运行结束
    注意:不能忽略RUN_ALL_TESTS()的返回值,否则会产生编译器错误。自动化测试服务根据退出代码来判断测试是否通过,而不是通过stdout/sederr来判断,所以main()函数必须返回RUN_ALL_TESTS();

main()的编写

大部分情况下,我们并不需要自己编写main方法,而是直接链接gtest_main(注意不是gtest),这个链接库定义了合适的接入点会帮我们进行测试
如果想自行书写main方法,它需要返回RUN_ALL_TESTS()的返回值

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

在这段代码里,InitGoogleTest()的作用是解析命令行里GoogleTest的指令参数,这允许用户控制测试程序的行为。它必须在RUN_ALL_TESTS之前调用,否则命令行参数不会生效
在旧版本里,使用的是ParseGUnitFlags(),但是目前它已经被弃用,需要使用InitGoogleTest()

后续可填坑

gMock