googletest在C语言项目中的使用指南-创新互联

文章目录

• 1. gtest文件层级划分与说明
• • 1.1. 单元测试运行方法
• 2. 新增单元测试
• • 2.1. 新增模块测试
  • 2.2. 新增模块功能测试
• 3. 单元测试具体实现
• • 3.1. gtest
  • 3.2. gmock
• 4. 附录
• • 4.1. 常用的断言宏
  • • 4.1.1. 布尔型检查
    • 4.1.2. 二值检查
    • 4.1.3. 浮点检查
    • 4.1.4. 相近值检查
    • 4.1.5. 字符串检查
  • 4.2. EXPECT_CALL的具体介绍
  • • 4.2.1. 匹配器(matcher)
    • 4.2.2. 基数（Cardinalities）
    • 4.2.3. 行为（Actions）

参考：
关于EXPECT_CALL
关于TEST的断言宏
关于gtest的C语言封装

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1. 第一层：按模块划分
2. 第二层：模块内按功能划分
3. 第三层：模块内各功能的具体测试

如下图
CMakeLists.txt
googletest：googletest源文件
test_template：模块的单元测试文件夹
CMakeLists.txt
main.cpp：运行该文件夹中所有.cpp文件的测试
test_add.cpp：模块中add功能的测试文件，其中包括该功能的具体测试，如下图

1.1. 单元测试运行方法

首先当然是cmake和make。

• 当想运行所有模块单元测试时。
  在build文件夹中直接make test，便会利用ctest运行所有模块的单元测试
• 当想运行单个模块的单元测试时。（包含显示每个具体测试的结果）
  进入build/gtest/bin/文件夹中运行相应模块的测试进程。

2. 新增单元测试 2.1. 新增模块测试

1. 在gtest文件夹中新建模块文件夹，其中包含CMakeLists.txt，main文件，各功能测试文件。
   （可直接复制模板文件夹，再修改CMakeLists.txt的project名即可）
2. 在gtest的CMakeLists.txt中add_subdirectiry(新增模块)。
   如下图

2.2. 新增模块功能测试

• 直接新建.cpp文件
• include gtest/gtest.h和gmock/gmock.h头文件
• using namespace testing命名空间说明

注意事项：

1. 一定要.cpp结尾
   因为Googletest主要是针对C++的单元测试（当然，C语言项目也能使用）。
2. 一定要using namespace testing

3. 单元测试具体实现

Googletest主要包括两方面：gtest和gmock

3.1. gtest

gtest主要包括两种方式：TEST和TEST_F
两者区别，TEST宏的作用是创建一个简单测试，而TEST_F宏用于在多个测试中使用同样的数据配置，所以它又叫 测试夹具（Test Fixtures）每个测试都将从测试类做派生。
由于TEST_F更多是用在C++上，因此本单元测试主要使用TEST。

TEST(分类名, 测试名) {测试代码
}

通过测试下面add_int函数，举例说明

int add_int(int x,int y){return x+y;
}

想要测试add模块的add_int功能。如下

//对于add_int函数的测试 分类为TestAddInt，具体创建三个测试，分别测试输入值的三种情况
//输入值同为正数（测试名为add_int_positive）
TEST(TestAddInt, add_int_positive) {int ret=add_int(10,24);
    EXPECT_EQ(ret,34);
}
//输入值同为负数(测试名为add_int_negative)
TEST(TestAddInt, add_int_negative) {int ret=add_int(-10,-24);
    EXPECT_EQ(ret,-34);
}
//输入值一正一负(测试名为add_int_nega_posi)
TEST(TestAddInt, add_int_nega_posi) {int ret=add_int(-10,24);
    EXPECT_EQ(ret,14);
}
//通过调用add_int函数，并利用EXPECT_EQ比较输出结果是否符合预期，从而达到测试目的

其中的EXPECT_EQ为断言的宏，Gtest中，断言的宏可以理解为分为两类：

• ASSERT_* 系列，当检查点失败时，退出当前函数（注意：并非退出当前案例）。
• EXPECT_* 系列，当检查点失败时，继续执行下一个检查点（每一个断言表示一个测试点）

通常情况应该选使用EXPECT_，因为ASSERT_*在报告完错误后不会进行清理工作，有可能导致内存泄露问题

常用的断言宏有以下六类（具体请查看附录）

• 布尔型检查
• 二值检查
• 浮点检查
• 相近值检查
• 字符串检查
• 异常检查 （不适用，因为要使用C++的throw，鸡肋）

3.2. gmock

mock测试就是在测试过程中，对于某些不容易构造或者不容易获取的对象，用一个虚拟的对象来创建以便测试的测试方法。
如：在进行单元测试时，我们想要测试自己的函数A，但是函数A却依赖于函数B，当函数B无法满足预期时就无法对函数A进行测试，主要由于下面几个原因：

• 函数B依赖于硬件设备
• 真实的函数B的返回值无法满足我们的预期
• 团队开发中函数B尚未实现

这时就需要对函数B进行打桩(仿真mock)，使其达到我们预期的效果。
而这时就涉及到了函数的多态。C++可以在不修改函数A的情况下，通过虚函数实现动态多态，将调用函数B修改为调用仿真mock函数。而C语言不支持虚函数。
因此，需要手动将函数A调用函数B，通过函数指针，修改为调用仿真mock函数。

因为会对代码进行改动，所以在利用gmock做单元测试时，建议能少用就少用，可以自己在测试函数中模拟数据。
真要用的时候，记得在测试完成后，将改动的代码恢复原样。
例子如下：

//函数A,调用函数B去处理num
int test_A(int num){if(test_B(num)<=100){return 0;
	}
	return 1;
}
//函数B处理num
int test_B(int num){num+=50;
	return num;
}



1.先构建结构体，包装输入函数B的参数以及函数指针
typedef struct ctest{int num;//输入函数B的参数
	int (*p_test_B)(struct ctest*);//指针指向 返回值为int型，参数为ctest类型指针 的函数
}ctest;

2.修改函数A中的函数调用，将函数B替换为函数指针
int test_A(ctest* p_c_struct){//将参数修改为结构体ctest
	if(p_c_struct->p_test_B(p_c_struct->num)<=100){//修改函数的调用
		return 0;
	}
	return 1;
}


上述两个步骤，需要在源码中进行修改！！！！！！！！
后续步骤在测试文件中


3.创建mock类,并定义mock方法
class Mock_FOO{public:
	//定义mock方法
	MOCK_METHOD1(mock_test_B,int (ctest* p_c_struct));
		//其中MOCK_METHOD1最后的数字1代表参数有一个，同理若要定义一个无参数的mock方法，则MOCK_METHOD0
		//mock_test_B为定义的mock函数名
		//int 表示该函数返回值
		//ctest* p_c_struct表示该函数的参数
};

4.实例化mock对象，并创建mock对象方法的函数的C包装
//实例化mock对象
Mock_FOO mocker;
//创建mock对象方法的函数的C包装
int mock_test_B(ctest* p_c_struct){return mocker.mock_test_B(p_c_struct);
}

5.创建测试例子
TEST(TestMock, test_mock) {EXPECT_CALL(mocker, mock_test_B(An())).WillRepeatedly(Return (1000));
	//EXPECT_CALL是mock最主要的部分，配合.WillRepeatedly等限制可以实现在调用该mock函数时，自定义模拟各种效果！
	//这句的最终效果即为，每当test_A调用mock_test_B时，都会返回1000
	//具体EXPECT_CALL解释请看附录！！！
	
	ctest c_struct_foo;
	c_struct_foo.p_test_B = mock_test_B;
    int ret=test_A(&c_struct_foo);
    EXPECT_EQ(ret,1);
}

具体EXPECT_CALL的介绍请看附录！！！！！！

4. 附录 4.1. 常用的断言宏 4.1.1. 布尔型检查

Nonfatal assertion	Verifie
EXPECT_TRUE(condition);	condition is true
EXPECT_FALSE(condition);	condition is false

4.1.2. 二值检查

Nonfatal assertion	Verifie
EXPECT_EQ(expected, actual);	expected == actual
EXPECT_NE(val1, val2);	val1 != val2
EXPECT_LT(val1, val2);	val1< val2
EXPECT_LE(val1, val2);	val1<= val2
EXPECT_GT(val1, val2);	val1 >val2
EXPECT_GE(val1, val2);	val1 >= val2

4.1.3. 浮点检查

Nonfatal assertion	Verifie
EXPECT_FLOAT_EQ(expected, actual);	the two float values are almost equal
EXPECT_DOUBLE_EQ(expected, actual);	the two double values are almost equal

在对比数据方面，我们往往会讨论到浮点数的对比。因为在一些情况下，浮点数的计算精度将影响对比结果。“几乎相等”是指两个值彼此相差 4 个 ULP

4.1.4. 相近值检查

Nonfatal assertion	Verifie
EXPECT_NEAR(val1, val2, abs_error);	the difference between val1 and val2 doesn’t exceed the given absolute error

例子如下

//测试10+24=34，而36是否在误差5的范围内
TEST(TestNEAR, test_NEAR) {int ret=add_int(10,24);
    EXPECT_NEAR(ret,36，5);
}

注：整型时包含边界，浮点时因为精度问题，不包含边界
如EXPECT_NEAR(34,36，2);//测试成功
如EXPECT_NEAR(34.1 , 34.2 ，0.1);//测试失败

4.1.5. 字符串检查

Nonfatal assertion	Verifie
EXPECT_STREQ(expected_str,actual_str);	the two C strings have the same content
EXPECT_STRNE(str1, str2);	the two C strings have different content
EXPECT_STRCASEEQ(expected_str, actual_str);	the two C strings have the same content, ignoring case （忽略大小写）
EXPECT_STRCASENE(str1, str2);	the two C strings have different content, ignoring case （忽略大小写）

STREQ和STRNE同时支持char和wchar_t类型的，STRCASEEQ和STRCASENE却只接收char*，例子如下

char* test_char( ){char* a="hi";
	return a;
}
//测试test_char返回值是否为"hi"
TEST(TestChar, test_char_EQ) {char* b=test_char();
    EXPECT_STREQ(b,"hi");
}
//忽略大小写
TEST(TestChar, test_char_CASEEQ) {char* b=test_char();
    EXPECT_STRCASEEQ(b,"Hi");
}

4.2. EXPECT_CALL的具体介绍

EXPECT_CALL(mock_object, method(matcher1, matcher2, ...))
    .With(multi_argument_matcher)
    .Times(cardinality)
    .InSequence(sequences)
    .After(expectations)
    .WillOnce(action)
    .WillRepeatedly(action)
    .RetiresOnSaturation();
    
第1行的mock_object就是Mock类的对象
第1行的method(matcher1, matcher2, …)中的method就是Mock类中的某个方法名，比如上述的mock_test_B;而matcher（匹配器）的意思是定义方法参数的类型，后面详细介绍。
第3行的Times(cardinality)的意思是之前定义的method运行几次。至于cardinality的定义，也会在后面详细介绍。
第4行的InSequence(sequences)的意思是定义这个方法被执行顺序（优先级），后面举例说明。
第6行WillOnce(action)是定义一次调用时所产生的行为，比如定义该方法返回怎么样的值等等。
第7行WillRepeatedly(action)的意思是缺省/重复行为。

结合该3.2中gmock的TEST：EXPECT_CALL(mocker, mock_test_B(An())).WillRepeatedly(Return (1000));
//EXPECT_CALL(mocker, mock_test_B(An()))
	//mocker即为mock对象
	//mock_test_B即为创建的mock方法。
	//An()为匹配器，其中的An表示可以是type类型的任意值，在这里表示ctest *类型的任意值
//.WillRepeatedly(Return (1000))
	//表示每次调用时都会返回1000

4.2.1. 匹配器(matcher)

用于定义Mock类中的方法的形参的值
包含以下几种类型

• 通用

匹配器	解释
_	可以代表任意类型
A() or An()	可以是type类型的任意值

• 一般比较

匹配器	解释
Eq(value) 或者 value	argument == value，method中的形参必须是value
Ge(value)	argument >= value，method中的形参必须大于等于value
Gt(value)	argument >value
Le(value)	argument<= value
Lt(value)	argument< value
Ne(value)	argument != value
IsNull()	method的形参必须是NULL指针
NotNull()	argument is a non-null pointer
Ref(variable)	形参是variable的引用
TypedEq(value)	形参的类型必须是type类型，而且值必须是value

• 浮点数的比较

匹配器	解释
DoubleEq(a_double)	形参是一个double类型，比如值近似于a_double，两个NaN是不相等的
FloatEq(a_float)	同上，只不过类型是float
NanSensitiveDoubleEq(a_double)	形参是一个double类型，比如值近似于a_double，两个NaN是相等的，这个是用户所希望的方式
NanSensitiveFloatEq(a_float)	同上，只不过形参是float

• 字符串匹配

这里的字符串即可以是C风格的字符串，也可以是C++风格的。

匹配器	解释
ContainsRegex(string)	形参匹配给定的正则表达式
EndsWith(suffix)	形参以suffix截尾
HasSubstr(string)	形参有string这个子串
MatchesRegex(string)	从第一个字符到最后一个字符都完全匹配给定的正则表达式.
StartsWith(prefix)	形参以prefix开始
StrCaseEq(string)	参数等于string，并且忽略大小写
StrCaseNe(string)	参数不是string，并且忽略大小写
StrEq(string)	参数等于string
StrNe(string)	参数不等于string

• 容器的匹配
  关于STL，这里就不说明了。

4.2.2. 基数（Cardinalities）

基数用于Times()中来指定模拟函数将被调用多少次

基数	解释
AnyNumber()	函数可以被调用任意次.
AtLeast(n)	预计至少调用n次.
AtMost(n)	预计至多调用n次.
Between(m, n)	预计调用次数在m和n(包括n)之间.
Exactly(n) 或 n	预计精确调用n次. 特别是, 当n为0时,函数应该永远不被调用.

4.2.3. 行为（Actions）

Actions（行为）用于指定Mock类的方法所期望模拟的行为：比如返回什么样的值、对引用、指针赋上怎么样个值，等等。

• 值的返回

行为	解释
Return()	让Mock方法返回一个void结果
Return(value)	返回值value
ReturnNull()	返回一个NULL指针
ReturnRef(variable)	返回variable的引用.
ReturnPointee(ptr)	返回一个指向ptr的指针

• 分配值

行为	解释
Assign(&variable, value)	将value分配给variable

• 使用函数或者函数对象（Functor）作为行为

行为	解释
Invoke(f)	使用模拟函数的参数调用f, 这里的f可以是全局/静态函数或函数对象.
Invoke(object_pointer, &class::method)	使用模拟函数的参数调用object_pointer对象的mothod方法.

• 复合动作

行为	解释
DoAll(a1, a2, …, an)	每次发动时执行a1到an的所有动作.
IgnoreResult(a)	执行动作a并忽略它的返回值. a不能返回void.

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