Google單元測試框架gtest--值參數測試

測試一個方法，需要較多個參數進行測試，比如最大值、最小值、異常值和正常值。這中間會有較多重復代碼工作，而值參數測試就是避免這種重復性工作，並且不會損失測試的便利性和准確性。

例如測試一個函數，需要些各種參數進行邊界測試，下面案例測試一個數是否為素數，需要測試各種參數。

方法1：

class Prime {
 public:
  bool IsPrime(int n) {
    if (n <= 1) return false;
​
    for (int i = 2; i * i <= n; i++) {
      // n is divisible by an integer other than 1 and itself.
      if ((n % i) == 0) return false;
    }
​
    return true;
  }
};
​
TEST(IsPrimeTest, Negative) {
  Prime prime;
  EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(-5));
  EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(-1));
}
​
TEST(IsPrimeTest, Trivial) {
  Prime prime;
  EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(0));
  EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(1));
  EXPECT_TRUE(prime.IsPrime(2));
  EXPECT_TRUE(prime.IsPrime(3));
}

輸出結果為：

上述測試並不為完整，但這其中就出現了很多重復的代碼，比如每個test case都需要創建prime和寫EXPECT語句。

方法2：使用testfixture，可以減少創建prime類的操作。上面的測試創建prime就是待測數據初始化，如果准備初始化環境復雜，使用test fixtrue可以極大提高效率且保證每個test的運行條件一樣。

class PrimeTest : public ::testing::Test {
 protected:
  Prime prime;
};
​
TEST_F(PrimeTest, Negative) {
  EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(-5));
  EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(-1));
}
​
TEST_F(PrimeTest, Trivial) {
  EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(0));
  EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(1));
  EXPECT_TRUE(prime.IsPrime(2));
  EXPECT_TRUE(prime.IsPrime(3));
}

輸出結果為：

方法2比方法1改進很多，但是依然沒有改變代碼重復的問題，繼續改進，使用循環。

方法3：使用循環消除重復代碼。

class PrimeTest : public ::testing::Test {
 protected:
  Prime prime;
};
​
TEST_F(PrimeTest, Negative) {
  auto vec = std::vector<int>{-5, -1, 0, 1};
  for (auto v : vec) {
    EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(v));
  }
}
​
 TEST_F(PrimeTest, Trivial) {
  auto vec2 = std::vector<int>{2, 3, 5, 7};
  for_each(vec2.begin(), vec2.end(), [&](int a) { 
      EXPECT_TRUE(prime.IsPrime(a));
      }
    );
}

輸出結果為：

方法3消除了復制代碼語句，可以完成同類型參數的測試，但是有一個大問題，很多參數公用一個測試用例，如果某個參數出錯，代碼不能指示出是哪個test失敗了。

// 例如第一個用例有個參數寫錯了
TEST_F(PrimeTest, Negative) {
  auto vec = std::vector<int>{-5, -1, 0, 2};
  for (auto v : vec) {
    EXPECT_FALSE(prime.IsPrime(v));
  }
}

輸出結果是第一個test出錯，只能提示到 PrimeTest.Negative失敗了。倘若參數列表有很多參數，那么就不容易排查哪里失敗了，這違背了測試的基本原則。

[ RUN      ] PrimeTest.Negative
D:\PROJECTS\googletest\googletest\samples\sample6_unittest.cc(297): error: Value of: prime.IsPrime(v)
  Actual: true
Expected: false
[  FAILED  ] PrimeTest.Negative (1 ms)

比如方法1和方法2中的測試，同樣的錯誤可以給出如下詳細的錯誤提示。

[ RUN      ] PrimeTest.Negative
D:\PROJECTS\googletest\googletest\samples\sample6_unittest.cc(277): error: Value of: prime.IsPrime(2)
  Actual: true
Expected: false
[  FAILED  ] PrimeTest.Negative (1 ms)

方法4：幸好gtest給出了解決方案，既能避免重復代碼，又能每個測試單獨運行每個參數的測試用例，出錯后能准確的報告錯誤的位置。

class PrimeTest : public ::testing::TestWithParam<int> {
 protected:
  Prime prime;
};
​
TEST_P(PrimeTest, ReturnsFalseForNonPrimes) {
  int n = GetParam();
  EXPECT_FALSE(this->prime.IsPrime(n));
}
​
INSTANTIATE_TEST_CASE_P(myParmTest,    // Instance name
                        PrimeTest,     // Test case name
                        testing::Values(-5,0,1,4));  // Type list
​

第一，PrimeTest繼承於TestWithParm<int>； 相當於創建了一個test suite。

第二，使用Test_P創建test case，第一個參數是test fixture類名，第二個參數test case 名。在測試case里，可以使用GetParam獲取每個參數，使用this指針使用Prime類實例。

第三，注冊測試case，INSTANTIATE_TEST_CASE_P 宏第一個參數是測試的名字，第二個參數是測試fixtue名字或test case名字。第三個參數是需要輸入到case里運行的參數列表，使用values接收列表數據。

輸出結果如下圖，values(-5,0,1,4)合計4個參數，運行4個tests。

對比方法3，如果某個數據測試出錯，可以准備報告錯誤信息。比如testing::Values(-5,0,1,5))，最后一個參數寫成5，輸出如下。提示最后一個用例test3，參數為5運行失敗.

• myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/3, where GetParam() = 5 (1 ms)

[==========] Running 4 tests from 1 test case.
[----------] Global test environment set-up.
[----------] 4 tests from myParmTest/PrimeTest
[ RUN      ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/0
[       OK ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/0 (0 ms)
[ RUN      ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/1
[       OK ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/1 (0 ms)
[ RUN      ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/2
[       OK ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/2 (0 ms)
[ RUN      ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/3
D:\PROJECTS\googletest\googletest\samples\sample6_unittest.cc(320): error: Value of: this->prime.IsPrime(n)
  Actual: true
Expected: false
[  FAILED  ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/3, where GetParam() = 5 (1 ms)
​

方法5：上面方法4有個明顯缺點，test::Values列表的參數只能是符合test case條件的數，即全是測試false的數，如果需要一些素數測試結果也是true的測試，那么就需要再寫個test case，這顯然不是很好的設計，那么可以考慮把測試的結果true或false也當做參數傳遞個測試用例，這樣就可以在一個test case里實現素數和非素數的測試工作。具體實現也很簡單，TestWithParam<T>，當T是一個組合數時，就實現了上述目標。

class PrimeTest : public ::testing::TestWithParam<std::pair<int, bool>>{
 protected:
  Prime prime;
};
​
TEST_P(PrimeTest, ReturnsFalseForNonPrimes) {
  auto parm = GetParam();
  ASSERT_EQ(this->prime.IsPrime(parm.first), parm.second);
}
​
INSTANTIATE_TEST_CASE_P(myParmTest,                     
                        PrimeTest,                     
                        testing::Values(std::make_pair(-5, false),
                            std::make_pair(-5, false),
                            std::make_pair(0, false),
                            std::make_pair(1, false),
                            std::make_pair(4, false),
                            std::make_pair(2, true),
                            std::make_pair(3, true),
                            std::make_pair(5, true)
                            ));

輸出結果如下，8個測試用例，5個false和3個true的測試：

如果某個參數測試失敗，可以清晰的輸出測試錯誤信息。

[ RUN      ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/3
D:\PROJECTS\googletest\googletest\samples\sample6_unittest.cc(342): error: Expected equality of these values:
  this->prime.IsPrime(parm.first)
    Which is: true
  parm.second
    Which is: false
[  FAILED  ] myParmTest/PrimeTest.ReturnsFalseForNonPrimes/3, where GetParam() = (11, false) (1 ms)

 

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