前言

GoogleTest（GTest） 是谷歌开源的 C++ 单元测试框架。

1 单元测试

单元测试unit testing是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证，包括函数、类、模块、复杂交互逻辑等。gtest 中单元测试以单例模式实现。每个单元测试包含若干个测试套件test suite，测试套件是指一组功能相同的测试脚本或过程。每个测试套件包含多个测试案例test case，测试同一个功能的不同方向。

根据 gtest 官方文档，一个好的单元测试应该满足：

• 独立、可重复：测试案例可单独执行，错误可重复发生。
• 反映测试代码结构：功能完整，体现完备逻辑。对于关联功能，一个功能是否影响其他功能
• 可移植、可复用：跨平台。
• 尽可能多的出错信息：不会因为一次失败而停止，会继续测试下一个测试案例。一次测试发现多个错误。
• 自动跟踪所有测试而无需枚举：向容器中添加
• 测试高效：测试间重用资源，mock 模拟复杂交互

如何整体使用单元测试？

• 每个类或功能块加上测试案例
• test 目录加上所有的测试
• 一个单元测试可能散落在多个文件

单元测试中的打桩，是指用来代替关联代码或者未实现代码的代码，即用桩函数代替原函数。打桩测试由 gtest 里的 gmock 来实现。

2 gtest安装

 # 下载
 git clone https://github.com/google/googletest.git
 # 安装
 cd googletest
 cmake CMakeLists.txt
 make
 sudo make install

源码文件中的 lib 库，包含 gtest 库和 gmock 库。

 libgtest.a  libgtest_main.a  libgmock.a  libgmock_main.a

当测试代码有 main 函数，使用不带 main 的静态库，否则使用带 main 的静态库。

 # 无 main 函数
 g++ sample.cc sample_unittest.cc -o sample -lgtest -lgtest_main -lpthread
 # 有 main 函数
 g++ gmock_output_test_.cc -o output -lgtest -lgmock -lpthread

若需要编写 main 函数，关键在于添加两个地方

 int main(int argc, char **argv) {
   
   // 1.定义 main 函数：初始化 gtest
   ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
   // 2.定义 main 函数：开启全部测试
   return RUN_ALL_TESTS();
 }

3 gtest原理

GTest 测试底层原理

• 创建单元测试类，单例模式实现，包含vector<TestSuite*>
• 根据测试套件名，生成一个TestSuite 类实例，包含vector<TestInfo*>;
• 根据测试案例名，生成一个Test_info类实例，继承父类 testing::Test
• 将测试案例实例注册到测试套件中vector<TestSuite*>，测试套件类实例调用run方法执行测试

类的组织层次

 // 单元测试，单例模式实现
 class Impl {
   
     // 存储测试套件类实例
     vector<TestSuite*>;
 }
 ​
 // 测试套件
 class TestSuite {
   
     // 存储测试案例类实例
     vector<TestInfo*>;
     // 执行测试套件中的测试案例
     run();
 }
 ​
 // 测试案例
 class TestInfo {
   
     // 执行测试
     TestBody();
 };

4 断言

使用测试断言，通过断言其行为来测试类和函数。ASSERT_* 失败时会生成致命错误，并中止当前功能（但是他会执行测试套件中的下一个测试案例）；EXPECT_失败时生成非致命错误，不会中止当前功能。通常选用EXPECT_。

所有断言宏都支持输出流，经流输出的信息自动转换为utf-8，可利用这一特性输出详细错误信息

// 流后面可以使用中文，因为经流输出的信息会自动转换为utf-8
EXPECT_TRUE(my_condition) << "My condition is not true";

4.1 明确指定或失败

当测试案例中的条件太复杂，不能使用断言，那么自己写判断语句；自己返回成功或者失败；比如下面

4.2 布尔条件

 EXPECT_TRUE(condition)
 ASSERT_TRUE(condition)
 ​
 EXPECT_FALSE(condition)
 ASSERT_FALSE(condition)

4.3 二元比较

 // val1 = val2
 EXPECT_EQ( val1 , val2 )
 ASSERT_EQ( val1 , val2 )
 ​
 // val1 != val2，空指针使用 nullptr
 EXPECT_NE( val1 , val2 )
 ASSERT_NE( val1 , val2 )
 ​
 // val1 <= val2
 EXPECT_LT( val1 , val2 )
 ASSERT_LT( val1 , val2 )
 ​
 // val1 > val2
 EXPECT_GT( val1 , val2 )
 ASSERT_GT( val1 , val2 )
 ​
 // val1 >= val2
 EXPECT_GE( val1 , val2 )
 ASSERT_GE( val1 , val2 )

4.4 谓词断言

 EXPECT_PREDn( pred , val1, ..., valn ) \
 ASSERT_PREDn( pred , val1, ..., valn ) \

例如：测试阶乘函数，参数 1 个

EXPECT_PRED1(Factorial, 1)

说明：

1. 谓词断言时，出错时会将参数打印出来，方便查看

4.5 死亡测试

用于测试程序是否以预期的方式崩溃。

EXPECT_DEATH(func, desc);

说明：

1. 如果我们写了死亡测试用例，那么调用者读文档时，一看调用相关的参数会崩溃，这将会引起调用者的注意，从而使得它会做一些判断。

5 gtest使用

5.1 测试函数

使用 TEST宏来定义测试案例。

 #include "sample1.h"
 #include <limits.h>
 #include "gtest/gtest.h"
 ​
 // 使用 TEST 宏定义测试案例 
 // #define TEST(test_suite_name,test_name)
 // 测试阶乘：负数
 TEST(FactorialTest, Negative) {
   
   // 断言：预期相等 EXPECT_EQ(expected, actual)，后面同理
   EXPECT_EQ(1, Factorial(-5));
   EXPECT_EQ(1, Factorial(-1));
   EXPECT_GT(Factorial(-10), 0);
 }
 ​
 // 测试阶乘：0
 TEST(FactorialTest, Zero) {
    EXPECT_EQ(1, Factorial(0)); }
 ​
 // 测试阶乘：正数
 TEST(</