1.0 通用部分

和常見的測試工具一樣，gtest提供了單體測試常見的工具和元件。比如判斷各種型別的值相等，大於，小於等，管理多個測試的測試組如testsuit下轄testcase，為了方便處理初始化資料減少重複程式碼，提供了setup和teardown函式。

官方文件稱：TEST has two parameters: the test case name and the test name. 第一個是case名稱，第二個是test名稱，這是google的名詞稱呼方法，其實就是一般意義上的testsuit和testcase，前者是組，後者是測試用例，為了方便測試管理，把幾個相關的測試放到一起統稱為一個測試組。這是一個程式設計約定，但如果把不相干的測試放到一個test_case_name下，也不會報錯，只是做測試總結和彙總的時候不方便而已。

# define TEST(test_case_name, test_name) GTEST_TEST(test_case_name, test_name)

關於TEST巨集，這是一個一層包一層的巨集定義，雖然google程式設計規範說不建議用巨集，但是gtest卻大量的使用巨集來建立類和函式，使用巨集可以給使用者更加簡潔的介面，在效率上也有優勢，但是讀起來很晦澀。一般的，在基礎工具和底層API中，巨集還是由廣大的應用空間，因為這一部分基本上不怎麼變化，那些寫底層工具的大牛們有能力駕馭這種反常規的寫法。

使用巨集來實現底層的重複性工作或者封裝複雜的介面，在開源專案中是很常見的方式。

• Sample #1 shows the basic steps of using googletest to test C++ functions.

• Sample #2 shows a more complex unit test for a class with multiple member functions.

• Sample #3 uses a test fixture.

• Sample #4 teaches you how to use googletest and googletest.h together to get the best of both libraries.

• Sample #5 puts shared testing logic in a base test fixture, and reuses it in derived fixtures.

• Sample #6 demonstrates type-parameterized tests.

• Sample #7 teaches the basics of value-parameterized tests.

• Sample #8 shows using Combine() in value-parameterized tests.

• Sample #9 shows use of the listener API to modify Google Test's console output and the use of its reflection API to inspect test results.

• Sample #10 shows use of the listener API to implement a primitive memory leak checker.

1.1 sample1

官方sample1有2個函式，階乘函式int Factorial()和判斷素數函式bool IsPrime(int n)。

測試用例分為2個testsuit。

FactorialTest包含3個階乘函式的測試用例：

1. Negative： 輸入負數測試階乘

2. Zero：輸入為0測試階乘

3. Positive：輸入為正數測試階乘

TEST(FactorialTest, Negative) {
  // This test is named "Negative", and belongs to the "FactorialTest"
  // test case.
  EXPECT_EQ(1, Factorial(-5));
  EXPECT_EQ(1, Factorial(-10));
  EXPECT_GT(Factorial(-10), 0);
}
​
// Tests factorial of 0.
TEST(FactorialTest, Zero) { EXPECT_EQ(1, Factorial(0)); }
​
// Tests factorial of positive numbers.
TEST(FactorialTest, Positive) {
  EXPECT_EQ(1, Factorial(1));
  EXPECT_EQ(2, Factorial(2));
  EXPECT_EQ(6, Factorial(3));
  EXPECT_EQ(40320, Factorial(8));
}

IsPrimeTest包含3個素數檢測函式的測試用例：

1. Negative：輸入為負數和極限值INT_MIN

2. Trivial：輸入為幾個特殊的值如臨界點的數

3. Positive：輸入為正數

// Tests negative input.
TEST(IsPrimeTest, Negative) {
  // This test belongs to the IsPrimeTest test case.
​
  EXPECT_FALSE(IsPrime(-1));
  EXPECT_FALSE(IsPrime(-2));
  EXPECT_FALSE(IsPrime(INT_MIN));
}
​
// Tests some trivial cases.
TEST(IsPrimeTest, Trivial) {
  EXPECT_FALSE(IsPrime(0));
  EXPECT_FALSE(IsPrime(1));
  EXPECT_TRUE(IsPrime(2));
  EXPECT_TRUE(IsPrime(3));
}
​
// Tests positive input.
TEST(IsPrimeTest, Positive) {
  EXPECT_FALSE(IsPrime(4));
  EXPECT_TRUE(IsPrime(5));
  EXPECT_FALSE(IsPrime(6));
  EXPECT_TRUE(IsPrime(23));
}

gtest直接執行即可，程式碼中沒有main函式也可以執行。輸出結果提示使用了gtest_main.cc函式。

輸出顯示來自2個testcase的6個用例被執行。兩個case就是測試組FactorialTest和IsPrimeTest。

可以加上自己的main函式，呼叫RUN_ALL_TESTS()執行測試用例。

int main(int argc, char* argv[]) {
  cout << "start gtest demo \r\n" << endl;
  ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
  return RUN_ALL_TESTS();
}

1.2 sample2

官方sample 2，測試一個名為MyString的類，包括測試建構函式和成員函式。

該類有如下特徵：預設建構函式把成員變數c_string指標初始化為nullptr，建構函式MyString接收一個char *字串然後通過Set函式拷貝給c_string_。

class MyString {
 private:
  const char* c_string_;
  const MyString& operator=(const MyString& rhs);
​
 public:
  // Clones a 0-terminated C string, allocating memory using new.
  // 類方法
  static const char* CloneCString(const char* a_c_string);
​
  // The default c'tor constructs a NULL string. 
  // 預設建構函式
  MyString() : c_string_(nullptr) {}
​
  // Constructs a MyString by cloning a 0-terminated C string. 
  // 建構函式，禁止隱式轉換
  explicit MyString(const char* a_c_string) : c_string_(nullptr) {
    Set(a_c_string);
  }
​
  // Copy c'tor
  // 拷貝建構函式
  MyString(const MyString& string) : c_string_(nullptr) {
    Set(string.c_string_);
  }
​
  // D'tor.  MyString is intended to be a final class, so the d'tor
  // doesn't need to be virtual.
  ~MyString() { delete[] c_string_; }
​
  // Gets the 0-terminated C string this MyString object represents.
  const char* c_string() const { return c_string_; }
​
  size_t Length() const { return c_string_ == nullptr ? 0 : strlen(c_string_); }
​
  // Sets the 0-terminated C string this MyString object represents.
  // 成員函式
  void Set(const char* c_string);
};

類方法的實現和Set成員函式的實現。

// Clones a 0-terminated C string, allocating memory using new.
const char* MyString::CloneCString(const char* a_c_string) {
  if (a_c_string == nullptr) return nullptr;
​
  const size_t len = strlen(a_c_string);
  char* const clone = new char[ len + 1 ];
  memcpy(clone, a_c_string, len + 1);
​
  return clone;
}
​
// Sets the 0-terminated C string this MyString object
// represents.
void MyString::Set(const char* a_c_string) {
  // Makes sure this works when c_string == c_string_
  const char* const temp = MyString::CloneCString(a_c_string);
  delete[] c_string_;
  c_string_ = temp;
}

測試用例，構建了一個測試testcase叫做MyString，包含了4個test用例。

第一個用例：TEST(MyString, DefaultConstructor)，測試預設建構函式， MyString() : c_string_(nullptr) {}。

  const MyString s;
  EXPECT_STREQ(nullptr, s.c_string());
  EXPECT_EQ(0u, s.Length());

第二個用例：TEST(MyString, ConstructorFromCString)，測試 MyString(const char* a_c_string) 建構函式，sizeof(kHelloString)-1和 s.Length()相等，是因為這是c型別的字串，最後結尾是\0，sizeof計算的是分配給這個字串的空間。

const char kHelloString[] = "Hello, world!";
​
// Tests the c'tor that accepts a C string.
TEST(MyString, ConstructorFromCString) {
  const MyString s(kHelloString);
  EXPECT_EQ(0, strcmp(s.c_string(), kHelloString));
  EXPECT_EQ(sizeof(kHelloString)/sizeof(kHelloString[0]) - 1,
            s.Length());
}

第三個用例：TEST(MyString, CopyConstructor)，測試拷貝建構函式。

// Tests the copy c'tor.
TEST(MyString, CopyConstructor) {
  const MyString s1(kHelloString);
  const MyString s2 = s1;
  EXPECT_EQ(0, strcmp(s2.c_string(), kHelloString));
}

第四個用例：TEST(MyString, Set) ，測試Set成員函式。

// Tests the Set method.
TEST(MyString, Set) {
  MyString s;
​
  s.Set(kHelloString);
  EXPECT_EQ(0, strcmp(s.c_string(), kHelloString));
​
  // Set should work when the input pointer is the same as the one
  // already in the MyString object.
  s.Set(s.c_string());
  EXPECT_EQ(0, strcmp(s.c_string(), kHelloString));
​
  // Can we set the MyString to NULL?
  s.Set(nullptr);
  EXPECT_STREQ(nullptr, s.c_string());
}

最終執行結果如下圖，1個test case，4個tests，全部成功。

1.3 sample3

官方sample 3，展示了測試夾具的概念，為測試準備環境，每個test case都使用相同的環境初始化資料等。sample 3測試了一個自己編寫的Queue模板類，這個Q實現了一個單向的連結串列。元素項使用template <typename E> class QueueNode 實現，內部有友元類Queue<E>。佇列Queue類具有預設建構函式和以下成員：

• SIze() --大小

• Head() --佇列頭

• Last() --佇列尾

• void Enqueue(const E& element) --入隊

• E* Dequeue() --出隊，返回出隊的元素

• Queue* Map(F function) const -- 實現佇列拷貝，並且對元素執行function操作，比如測試中就對元素乘以2倍入隊，返回新的佇列的每個元素都是舊佇列元素的二倍大小。

sample3 例子展示了“test fixture”（測試夾具）的概念，“test fixture”就是實現測試前準備，比如創造一系列共用的函式和資料，每個測試case執行前都可以引用這些共有的條件。最常見的就是初始化Setup或善後處理TearDown函式，所以使用“test fixture”可以避免重複的程式碼。

test fixture 怎麼寫公共部分

1. test fixture的類名沒有限制，可以按照測試需求起名字，這個類需要繼承testing::Test類，class QueueTestSmpl3 : public testing::Test ，在測試夾具類中重寫SetUp和TearDown方法。

2. 如果使用了測試夾具，那麼測試用例名就不能使用TEST來建立，而是使用TEST_F來建立，在TEST_F巨集的第一個引數裡，寫測試夾具類名。

3. 測試啟動後，每個測試case執行前都會執行測試夾具類。達到一個準備測試環境的目的。

例如在測試夾具中加入一句列印：

  void SetUp() override {
    std::cout << "this test fixture" << std::endl;
    q1_.Enqueue(1);
    q2_.Enqueue(2);
    q2_.Enqueue(3);
  }

三個測試用例，會呼叫setup3次。

每個TEST_F都會建立一個類，並且繼承test fixture類。例如TEST_F(QueueTestSmpl3, DefaultConstructor) 會被擴充套件為：

class QueueTestSampl3_DefaultConstructor_Test:public QueueTestSmpl3 {}

所以每個TEST_F執行時，都會呼叫一次QueueTestSmpl3類。

下面分析下第二個用例：

// Tests Dequeue().
TEST_F(QueueTestSmpl3, Dequeue) {
  int * n = q0_.Dequeue(); // q0 佇列沒有任何元素，setup沒有設定q0，出隊只會是nullptr
  EXPECT_TRUE(n == nullptr);
​
  n = q1_.Dequeue(); // q1 對列有一個元素：1
  ASSERT_TRUE(n != nullptr);
  EXPECT_EQ(1, *n);
  EXPECT_EQ(0u, q1_.Size()); // 出隊後，q1佇列沒有元素了
  delete n;
​
  n = q2_.Dequeue(); // q2在setup時候輸入了2,3兩個元素
  ASSERT_TRUE(n != nullptr);
  EXPECT_EQ(2, *n);
  EXPECT_EQ(1u, q2_.Size());
  delete n;
}

1.4 sample4

官方sample 4測試了一個Counter類，該類實現了Increment和Decrement兩個函式，一個int型別數值自增，一個自減，值為0時不再減直接返回0。

TEST(Counter, Increment) {
  Counter c;
​
  // Test that counter 0 returns 0
  EXPECT_EQ(0, c.Decrement());
​
  // EXPECT_EQ() evaluates its arguments exactly once, so they
  // can have side effects.
  EXPECT_EQ(0, c.Increment());
  EXPECT_EQ(1, c.Increment());
  EXPECT_EQ(2, c.Increment());
​
  EXPECT_EQ(3, c.Decrement());
}

測試很簡單，注意的是第一次c.Increment()呼叫後，依然為0，是由於Incremen函式先返回值寫入臨時變數，然後再執行++操作。3個加執行完，c.counter_ = 3，減方法返回3，然後c.counter_=2.

int Counter::Increment() {
  return counter_++;
}

1.5 sample5

sample 3展示了測試夾具的概念，可以方便的為每個測試用例建立共用的部分，比如準備測試環境和資料。但是如果多個測試需要的環境類似，只有細小的差別，那麼就可以把共用的部分抽出來放到基類--建立一個超級的test fixture，而各自的不同的測試夾具用繼承來實現個性化--派生出各自的test fixture。

sample 5先建立了一個超級測試夾具，類名叫QuickTest，繼承testing::Test類，QuickTest計算每個測試case的執行時間，方式很簡單，SetUp裡記錄start_time，TearDown裡記錄end_time，相減就是執行時間。如果故意在test中Sleep（6），則會超時報錯顯示如下：

測試用例如下，TEST_F使用IntegerFunctionTest類作為test_fixture名字，而IntegerFunctionTest類繼承於QuickTest，所以也可以計算時間。

class IntegerFunctionTest : public QuickTest {
  // We don't need any more logic than already in the QuickTest fixture.
  // Therefore the body is empty.
};
TEST_F(IntegerFunctionTest, Factorial) {
    // **** 階乘函式的tests
}
​
TEST_F(IntegerFunctionTest, IsPrime) {
     // **** 判斷素數函式的tests
}

第二個測試case展示了共用測試夾具的方法，如sample 3中，測試Queue時候，需要初始化佇列，那麼可以在這個test fixture類中初始化對列，並且繼承於QuickTest類，那麼測試case執行時候就可以執行統計執行時間的功能。

class QueueTest : public QuickTest {
 protected:
  void SetUp() override {
    // First, we need to set up the super fixture (QuickTest).
    QuickTest::SetUp();
​
    // Second, some additional setup for this fixture.
    q1_.Enqueue(1);
    q2_.Enqueue(2);
    q2_.Enqueue(3);
  }
​
  // By default, TearDown() inherits the behavior of
  // QuickTest::TearDown().  As we have no additional cleaning work
  // for QueueTest, we omit it here.
  //
  // virtual void TearDown() {
  //   QuickTest::TearDown();
  // }
​
  Queue<int> q0_;
  Queue<int> q1_;
  Queue<int> q2_;
};

測試case部分和sample 3一樣，但是由於test fixture類繼承了QuickTest，這個測試用例可以統計執行時間，並且執行TearDown函式裡面的超時報錯。

最終的執行結果如下圖。共兩個test case：IntegerFunctionTest和QueueTest，每個case有2個tests。

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