C/C++ 单元自动化测试解决方案总结

背景

C/C++ 是一门常用的编程语言，广泛应用于嵌入式系统、操作系统、游戏等领域。在实际的开发过程中，单元测试是必不可少的环节，可以确保代码的质量和稳定性。

常用的单元测试框架

C/C++ 的单元测试框架有很多，包括 Google Test，CppUnit，Boost.Test 等。这些框架可以满足大部分的单元测试需求，提供了丰富的断言和测试用例组织方式。

以下以 Google Test 为例进行讲解。

Google Test 的使用方法

安装

Google Test 的安装非常简单，只需要将源代码下载到本地，并编译生成库文件即可。具体步骤如下：

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

安装成功后，可以在项目的 Makefile 中添加如下依赖：

GTESTLIB = gtest
GTESTFLAGS = -pthread

SRCS = $(wildcard *.cpp)
OBJS = $(SRCS:.cpp=.o)
LIBS = -L/usr/local/lib -l$(GTESTLIB) $(GTESTFLAGS)

all: $(OBJS)
    g++ -o test $(OBJS) $(LIBS)

%.o: %.cpp
    g++ -c $< -o $@

测试用例

在 Google Test 中，测试用例使用 TEST 宏定义来实现。例如：

#include <gtest/gtest.h>

TEST(MyTestSuite, Test1) {
    EXPECT_EQ(1 + 1, 2);
}

TEST(MyTestSuite, Test2) {
    EXPECT_TRUE(0 == 0);
}

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

上述代码定义了两个测试用例，分别测试 1 + 1 是否等于 2，以及 0 是否等于 0。

断言

Google Test 提供了很多种常用的断言，例如 ASSERT_EQ，EXPECT_TRUE，EXPECT_THROW 等等。以下是一些常用断言的示例：

#include <gtest/gtest.h>

TEST(MyTestSuite, Test1) {
    int a = 1, b = 2;
    ASSERT_EQ(a + b, 3);    // 断言 a + b 是否等于 3
}

TEST(MyTestSuite, Test2) {
    bool flag = true;
    EXPECT_TRUE(flag);      // 断言 flag 是否为 true
}

TEST(MyTestSuite, Test3) {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    EXPECT_EQ(vec.at(3), 4); // 断言 vec[3] 是否等于 4，注意 vec 只有三个元素
}

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

测试覆盖率

Google Test 也支持测试覆盖率的计算，可以通过 gcov 工具来分析代码覆盖率，具体步骤如下：

# 在 Makefile 中添加如下编译选项
CFLAGS = -fprofile-arcs -ftest-coverage
LDFLAGS = -fprofile-arcs -ftest-coverage

# 编译和运行单元测试
make test
./test

# 生成测试覆盖率报告
gcov -b *.cpp

以上示例是 Google Test 的一些常规用法，当然还有更多的用法可以参考 Google Test 的官方文档。

示例

以下是一个示例程序以及对应的测试用例：

源代码

// add.h
#ifndef ADD_H
#define ADD_H

int add(int a, int b);

#endif

// add.cpp
#include "add.h"

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

// main.cpp
#include <iostream>
#include "add.h"

int main() {
    int a = 1, b = 2;
    std::cout << "a + b = " << add(a, b) << std::endl;
    return 0;
}

测试用例

// test.cpp
#include <gtest/gtest.h>
#include "add.h"

TEST(AddTest, Test1) {
    int a = 1, b = 2;
    EXPECT_EQ(add(a, b), 3);    // 断言 add(a, b) 是否等于 3
}

TEST(AddTest, Test2) {
    int a = 0, b = -1;
    EXPECT_EQ(add(a, b), -1);   // 断言 add(a, b) 是否等于 -1
}

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

以上示例代码中，add 函数用于计算两个数的和，而测试用例则分别测试了 a + b 和 0 - 1 两个数的加法是否正确。