CppUnit框架：编写与执行单元测试

CppUnit是个开源C++测试框架，基于 LGPL 的开源项目，移植自 JUnit。CppUnit 和 JUnit 一样主要思想来源于极限编程（XProgramming）。主要功能就是对单元测试进行管理，并可进行自动化测试，确保代码质量。

如何使用CppUnit进行基本的单元测试，并以 Calculator 类为例进行说明。首先需要安装CppUnit库，然后创建测试用例类，定义测试方法，并通过断言函数检查结果。最后，编写一个主程序来运行所有测试，并确保正确链接CppUnit库。这个过程有助于维护高质量代码，并是持续集成和持续交付的重要部分。

在开发C++应用程序时，它允许程序员编写可重复的测试以检查代码的特定部分是否按预期工作。CppUnit还提供了一套丰富的断言方法，用于验证测试结果，并生成详细的测试报告。

#include <cppunit/extensions/HelperMacros.h>

class MyTest : public CPPUNIT_NS::TestFixture {
CPPUNIT_TEST_SUITE(MyTest);
CPPUNIT_TEST(testMethod);
CPPUNIT_TEST_SUITE_END();
public:
void setUp() override {
// 初始化代码
}
void tearDown() override {
// 清理代码
}
void testMethod() {
// 测试逻辑
CPPUNIT_ASSERT(1 == 1);
}
};

CPPUNIT_TEST_SUITE_REGISTRATION(MyTest);
 

我们定义了一个测试类 MyTest ，它继承自 CPPUNIT_NS::TestFixture 。我们用 CPPUNIT_TEST_SUITE 宏来声明测试套件，并且注册了一个测试方法 testMethod 。在 setUp 和 tearDown 方法中，我们分别进行测试前的准备和测试后的清理工作。 CPPUNIT_ASSERT 宏用于验证测试条件是否成立。使用CppUnit可以帮助开发者以自动化的方式保证软件质量，提高软件的可靠性和稳定性。 

CppUnit中测试用例的生命周期
测试用例的生命周期反映了从创建测试到执行测试的完整过程。它包括以下几个阶段：
- 创建测试用例实例 ：每个测试用例都是从CppUnit::TestCase类派生的。
- 初始化（setup） ：在每个测试方法执行前调用，用于设置测试环境。
- 执行测试（test） ：这是核心阶段，测试逻辑在这里实现。
- 清理（teardown） ：测试完成后执行，用于清理测试环境，确保不会对其他测试产生影响。

3.2 编写测试用例的基本步骤
3.2.1 设置测试环境
在编写测试用例时，首先需要为测试创建一个干净的环境。这可能涉及到创建临时文件、数据库连接、对象实例等。在CppUnit中，一般在每个测试用例的构造函数中进行初始化，而在析构函数中进行清理。

void MyTestCase::setUp() {
// 创建测试所需的数据结构或对象
objectUnderTest = new ObjectUnderTest();
}

void MyTestCase::tearDown() {
// 清理，释放测试中创建的资源
delete objectUnderTest;
}

3.2.2 实现测试逻辑
测试逻辑的实现是测试用例中最关键的部分，这包括调用被测试对象的方法，并使用CppUnit提供的断言函数来验证方法调用的结果是否符合预期。

void MyTestCase::testMethod() {
// 调用被测试对象的方法
result = objectUnderTest->methodToTest();
// 使用断言来验证结果
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(expectedResult, result);
}

3.2.3 清理测试环境
测试结束后的清理工作是保证测试间隔离的关键。在CppUnit中，清理工作通常通过 tearDown() 方法实现。在 tearDown() 中应释放所有在 setUp() 阶段分配的资源，以避免内存泄漏等问题。

void MyTestCase::tearDown() {
// 检查是否有资源需要释放
if (objectUnderTest) {
delete objectUnderTest;
objectUnderTest = nullptr;
}
}

为了更深入理解CppUnit测试用例的创建过程，让我们来看一个简化的示例。假设我们需要测试一个简单的字符串操作类 StringManipulator ，它有一个方法 reverse() ，用于将输入的字符串反转。

#include <cppunit/extensions/HelperMacros.h>
#include <cppunit/TestCase.h>
#include <string>

class StringManipulator {
public:
std::string reverse(const std::string& input) {
std::string result = input;
std::reverse(result.begin(), result.end());
return result;
}
};

class StringManipulatorTest : public CppUnit::TestFixture {
CPPUNIT_TEST_SUITE(StringManipulatorTest);
CPPUNIT_TEST(testReverse);
CPPUNIT_TEST_SUITE_END();

public:
void testReverse() {
StringManipulator manipulator;
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(std::string("olleh"), manipulator.reverse("hello"));
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(std::string("dlrow olleh"), manipulator.reverse("hello world"));
}
private:
StringManipulator mManipulator;
};

CPPUNIT_TEST_SUITE_REGISTRATION(StringManipulatorTest);

在上述示例中， StringManipulatorTest 类继承自CppUnit::TestFixture，并定义了一个测试方法 testReverse() 。该方法利用CppUnit提供的断言函数 CPPUNIT_ASSERT_EQUAL() 来验证 reverse() 方法的正确性。通过 CPPUNIT_TEST_SUITE() 和 CPPUNIT_TEST_SUITE_END() 宏来定义测试套件，而 CPPUNIT_TEST() 宏将特定的测试方法包含到测试套件中。

一个简单测试用例的创建过程，测试用例的生命周期和基本结构在这个过程中被充分展现。通过这个基础的例子，学习如何利用CppUnit框架来组织和执行单元测试。

Calculator测试示例
4.1 设计被测试的Calculator类
4.1.1 Calculator类的功能与接口
在设计一个被测试的 Calculator 类时，首先需要明确它应该具备哪些功能与接口。 Calculator 类可以提供基础的算术运算功能，比如加法、减法、乘法和除法。以下是 Calculator 类定义的基本接口：

class Calculator {
public:
// 构造函数和析构函数
Calculator();
~Calculator();

// 加法运算
int add(int a, int b) const;

// 减法运算
int subtract(int a, int b) const;

// 乘法运算
int multiply(int a, int b) const;

// 除法运算，假设不会发生除以零的情况
int divide(int a, int b) const;
};

4.1.2 Calculator类的实现细节
在具体实现 Calculator 类时，需要考虑每一个函数如何执行具体的数学运算。例如，加法运算可以通过返回两个参数的和来实现：

int Calculator::add(int a, int b) const {
return a + b;
}

减法、乘法和除法的实现也会遵循类似的简单逻辑。

4.2 为Calculator类编写测试用例
4.2.1 测试加法功能
为了测试加法功能，我们首先需要创建一个测试用例类，继承自CppUnit的 TestCase ，并使用CppUnit的断言函数来验证计算结果是否正确。以下是测试加法功能的一个简单示例：

#include <cppunit/extensions/HelperMacros.h>

class TestCalculatorAdd : public CppUnit::TestFixture {
CPPUNIT_TEST_SUITE(TestCalculatorAdd);
CPPUNIT_TEST(testAdd);
CPPUNIT_TEST_SUITE_END();

public:
void setUp() override {
// 初始化操作，比如创建Calculator实例
calculator = new Calculator();
}

void tearDown() override {
// 清理操作，比如删除calculator实例
delete calculator;
}

void testAdd() {
// 测试加法
int result = calculator->add(5, 3);
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(8, result); // 预期结果为8
}

private:
Calculator* calculator;
};

CPPUNIT_TEST_SUITE_REGISTRATION(TestCalculatorAdd);

4.2.2 测试减法功能
测试减法功能时，我们需要编写一个新的测试函数来验证 subtract 方法的正确性。测试减法函数的代码与测试加法类似，只是这次我们期望的结果是减法的结果：

void testSubtract() {
int result = calculator->subtract(5, 3);
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(2, result); // 预期结果为2
}

4.2.3 测试乘法与除法功能
对乘法和除法的测试同样遵循上述的测试模式。测试乘法：

void testMultiply() {
int result = calculator->multiply(5, 3);
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(15, result); // 预期结果为15
}

测试除法：

void testDivide() {
int result = calculator->divide(6, 3);
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(2, result); // 预期结果为2
}

上述代码块中， CPPUNIT_ASSERT_EQUAL 是CppUnit提供的断言函数之一，用于检查两个值是否相等。如果不相等，测试将失败。 setUp 和 tearDown 函数分别用于每个测试用例运行前后执行初始化和清理工作。

在测试过程中，我们可能会遇到一些异常或边界情况。例如，在测试除法功能时，需要额外处理除数为零的情况，避免程序抛出异常。针对这种情况，我们可以再编写一个测试函数来处理除数为零的场景。

通过这些测试，我们能够验证 Calculator 类的加法、减法、乘法和除法功能是否按照预期工作。这不仅有助于我们构建更加稳定和可靠的代码，也能为后续的代码维护和重构提供支持。

5. CppUnit断言函数使用与测试程序主函数编写
CppUnit库提供了多种断言函数，以供开发者在测试代码中使用，确保测试点与预期结果一致。理解并正确使用这些断言函数，对于编写有效和可靠的单元测试至关重要。

5.1 断言函数的分类与应用
断言函数在单元测试中起到了核心作用，它们用于验证测试中的条件是否满足预期。根据不同的测试需求，CppUnit提供了不同类型的断言函数。

5.1.1 基本断言函数介绍
在CppUnit中，最基本的断言是 CPPUNIT_ASSERT ，它仅接受一个布尔表达式作为参数。如果表达式结果为 true ，测试继续执行；如果为 false ，则测试失败。例如：

CPPUNIT_ASSERT(5 == add(2, 3)); // 应该通过测试

此外，还有一些变体，如 CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(expected, actual) ，用于比较两个值是否相等。这是一个例子：

CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(5, add(2, 2)); // 应该失败，因为2+2不等于5

5.1.2 高级断言函数的使用场景
除了基本断言外，CppUnit还提供了一些更高级的断言函数，例如 CPPUNIT_ASSERT_STRING_EQUAL(expectedString, actualString) ，用于比较字符串内容是否完全相同。以下是使用此函数的一个例子：

std::string expected = "Hello";
std::string actual = "Holla";
CPPUNIT_ASSERT_STRING_EQUAL(expected, actual); // 应该失败

此外， CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL 用于比较浮点数，考虑到浮点数的精度问题，它接受三个参数：期望值、实际值和误差容限。

5.2 编写测试程序的主函数
测试程序的主函数是控制测试流程的中枢，它负责初始化测试环境、执行测试套件和输出测试结果。

5.2.1 初始化测试环境
在 main 函数中，首先需要创建一个 CppUnit::TextUi::TestRunner 对象，并且可以添加一个或多个测试用例或测试套件。例如：

int main(int argc, char* argv[])
{
CppUnit::TextUi::TestRunner runner;
runner.addTest(AdditionTest::suite());
// 可以继续添加其他测试套件

5.2.2 运行测试套件
接下来，调用 runner.run() 方法来执行测试套件。可以在此方法中添加参数，例如 CppUnit::TextUi::TestRunner 可以接受一个输出流作为参数，以便将测试结果输出到控制台或者日志文件中。

bool wasSuccessful = runner.run("", false);
return !wasSuccessful;
}

在上面的代码中， run 方法返回一个布尔值，表示测试是否成功。如果测试失败，方法返回 false ，并且通过取反， main 函数返回 1 ，表示程序异常终止。

5.2.3 输出测试结果
通常，测试结果会输出到控制台。CppUnit提供了一些格式化输出类，比如 CppUnit::TextUi::TestRunner ，它可以在控制台中输出简单的测试结果。不过，你也可以通过继承 CppUnit::TestListener 接口来创建自定义的输出格式。

 

 

参考：https://blog.csdn.net/weixin_28949937/article/details/150393707