GoogleTest

这里学习一下相关 googleTest 的功能。
全文来源于：GoogleTest。笔者只进行翻译和自我理解。

安装与启动

首先我们创建一个属于自己的工作区（文件夹）。创建工作区的部分可以参考 配置 ,不同系统上略有不同但 unix 类型系统都差不多。windows 是异端！。

接下来撰写我们的 cmake 文件。首先来安装相关的库。

# 最小版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.22)
# 自定义 debug 模式参数。
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -g -O0 -Wall")
# 设定编译器和 C++ 标准
set(CMAKE_C_COMPILER "/usr/bin/clang")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "/usr/bin/clang++")
set(CMAKE_VERBOSE_MAKEFILE ON)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
# 项目名。
project(main)

include(FetchContent)
FetchContent_Declare(
  googletest
  URL https://github.com/google/googletest/archive/03597a01ee50ed33e9dfd640b249b4be3799d395.zip
)
FetchContent_MakeAvailable(googletest)
set(ENV{HTTP_PROXY} "http://localhost:1080")    # 没办法，gfw

然后我们编写一个简单的测试程序

#include <gtest/gtest.h>
// Demonstrate some basic assertions.
TEST(HelloTest, BasicAssertions) {
  // Expect two strings not to be equal.
  EXPECT_STRNE("hello", "world");
  // Expect equality.
  EXPECT_EQ(7 * 6, 42);
}

最后增加以下部分开启 googletest。

enable_testing()        # 开启测试
add_executable(main main.cpp)   # 增加可执行文件和其源文件。
target_link_libraries(
    main
    GTest::gtest_main
)       # 链接 gtest 动态库。
include(GoogleTest) # 包含头文件。
gtest_discover_tests(main)  # 自动寻找测试项目。

从源码安装

git clone https://github.com/google/googletest.git
cd googletest/
mkdir build
cd build
cmake ..
make
sudo make install

cmake 脚本变成：

cmake_minimum_required(VERSION 3.22)

set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -g -O0 -Wall")

set(CMAKE_C_COMPILER "/usr/bin/clang")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "/usr/bin/clang++")
set(CMAKE_VERBOSE_MAKEFILE ON)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)

project(main)

enable_testing()
find_package(GTest REQUIRED)

add_executable(main main.cpp)
target_link_libraries(
    main
    GTest::gtest_main
)
include(GoogleTest)
gtest_discover_tests(main)

测试的一些基本原则

• 独立/可重复。
• 具有良好的结构，可以反应测试代码的结构。
• 可重用且可移植。
• 提示足够多的相关问题的信息，当测试失败的时候，可以提示该测试失败的信息，并且继续执行其他部分。
• 专注于测试的内容而非其他的一些杂项。
• 足够快。

基本概念

一般而言，googleTest 将从断言开始书写。断言将会判断你的一个语句是否是真。

• 断言的结果一般有三种：
  • （非致命性）失败，（致命性）失败与成功。
  • 当一个致命性失败出现时，当前函数将会中断。否则程序将会继续正常运行。

测试通过断言来验证代码的行为。当测试故障或出现一个（致命性）错误断言时，测试程序中止，否则它将会成功。

一个测试组 (test suites) 将会包括一个或者多个测试，你可以将测试集合成多个测试组来反应测试代码的结构。多个测试在同一组中采用共享对象和子进程时，可以放入一个 test fixture 类中。

一个测试程序可以有多个测试组 (test suites)。

断言

主要分为两种：ASSERT_*（抛出致命性错误），EXPECT_*（抛出非致命性错误）。前者需要注意可能的内存泄漏问题，因为函数将会提前终止。

我们可以通过 << 来输出错误时我们的报错信息。例如：
EXPECT_EQ(7 * 5, 42) << "The calculation result should be 42!\n";是非致命性报错，因此会继续往下执行到达程序结束。

任何的可以通过 ostream 输出的方式都可以通过断言输出。

简单测试

创建一个测试：

1. 使用 TEST() 宏来定义和命名一个测试函数。这是常用的 C++ 的函数，并且没有返回值。
2. 在这个函数中，任何合法的 C++ 语句都可以被 include，并且采用断言检查值。
3. 测试结果通过断言进行决定。如果任何断言致命性失败，或者测试程序崩溃，整个测试就将会失败。否则，它将会执行结束。

TEST(TestSuiteName, TestName) {
    // Test Body
}

我们可以写出一个简单的阶乘测试

#include <gtest/gtest.h>

template<class T>
T factorial(T n) {
    if(n == 1 || n == 0) return 1;
    else return factorial(n-1) * n;
}

TEST(MyTest, TestFactorialCase) {
    // Case statement.
    EXPECT_EQ(factorial(0), 1);
    EXPECT_EQ(factorial(1), 1);
}
TEST(MyTest, TestFactorialNormal) {
    // Some cases.
    EXPECT_EQ(factorial(1), 1);
    EXPECT_EQ(factorial(2), 2);
    EXPECT_EQ(factorial(3), 6);
    EXPECT_EQ(factorial(8), 40320);
}

Test Fixtures：多测试中采用相同数据配置

当你发现你在相同数据上写两个/多个测试，并且需要用到相同的数据配置时，可以使用 test fixture，这样在不同测试中可以使用相同的对象配置。
创建一个 Fixture:

1. 从 testing::Test 中继承一个新的类。从 protected 部分开始编写。
2. 在类中，可以声明任意的对象。
3. 如果必要，书写一个默认的构造函数 SetUp() 来对每一个测试进行准备。注意拼写！
4. 如果必要，书写一个析构函数来销毁所有的在构造函数中分配的资源。
5. 如有必要，构建子程序来告诉你的测试进行共享。

TestSuite 采用如下的格式

TEST_F(TestFixtureClassName, TestName) {
    // 测试函数体
}

这样我们可以编写示例函数：

#include <gtest/gtest.h>
#include <queue>

class QueueTest: public testing::Test {
    protected:
        std::queue<int> q0, q1, q2;
        QueueTest() {
            q1.push(1);
            q2.push(2);
            q2.push(3);
        }
};
TEST_F(QueueTest, IsEmptyInitially) {
    EXPECT_EQ(q0.size(), 0);
}
TEST_F(QueueTest, DequeueWorks) {
    EXPECT_EQ(q0.empty(), true);

    int n = q1.front();
    EXPECT_EQ(n, 1);
    q1.pop();
    EXPECT_EQ(q1.size(), 0);

    n = q2.front();
    EXPECT_EQ(n, 2);
    q2.pop();
    EXPECT_EQ(q2.size(), 1);
}

添加 main 函数

我们可以将 google test 集成到 main 函数中。这样我们可以实现执行其他部分的功能。main 函数的一个实例如下：

int main() {
    testing::InitGoogleTest();
    int status = RUN_ALL_TESTS();
    return status;
}

status = 0 代表执行成功，否则其他情况将返回 1.

更进一步

接下来将进入更多的技巧，例如复杂的失败信息，传递致命性失败信息，重用和提高测试集合速度，以及采用不同的 flags。

更多的断言

• 显式的成功和失败。
  • SUCCEED(), FAIL()(致命性)，ADD_FAILURE(file, line)(非致命性)。ADD_FAILURE_AT() 在指定文件和行后增加非致命性信息。
• 异常断言
  • EXPECT/ASSERT_THROW(statement, exception_type)验证抛出特定类型的错误。

复杂分枝

采用一以下函数来提供比 EXPECT_TRUE(statement) 更好的消息。

testing::AssertionResult IsEven(int n) {
  if ((n % 2) == 0)
    return testing::AssertionSuccess();
  else
    return testing::AssertionFailure() << n << " is odd";
}
// bool IsEven(int n) {
//   return (n % 2) == 0;
// }

浮点数比较

采用以下方式来进行简单但是比较全面的比较。

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