GoogleTest入门

一、定义

Google C++ Testing Framework（简称gtest，http://code.google.com/p/googletest/）是Google公司发布的一个开源C/C++单元测试框架，已被应用于多个开源项目及Google内部项目中，知名的例子包括Chrome Web浏览器、LLVM编译器架构、Protocol Buffers数据交换格式及工具等。

优秀的C/C++单元测试框架并不算少，相比之下gtest仍具有明显优势。与CppUnit比，gtest需要使用的头文件和函数宏更集中，并支持测试用例的自动注册。与CxxUnit比，gtest不要求Python等外部工具的存在。与Boost.Test比，gtest更简洁容易上手，实用性也并不逊色。Wikipedia给出了各种编程语言的单元测试框架列表（http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_unit_testing_frameworks）。

1.1 gtest

单元测试框架通常会对一些变量或函数设置期望，若变量值或返回值符合预期，就认为单元测试用例通过。gtest也提供了下面一些断言：

ASSERT_* 系列的断言，当检查点失败时，立即退出单元测试； EXPECT_* 系列的断言，当检查点失败时，单元测试还是会继续执行，但结束后会标记所有 ECPECT_*失败的用例； EXPECT_CALL 设置函数调用之后期望的实现，比如直接返回某一个值。该断言后面没有 .Times()时，无论函数有没有调用都不会导致失败，如果有 .Times()时，不满足 .Times()设置的次数时就会导致期望失败

1.2 gmock

有时候对于一些接口，比如向服务器发送请求。但单元测试中有没有可用于测试的服务器，这个时候就需要mock这个请求接口。 mock工具的作用是指定函数的行为（模拟函数的行为）。可以对入参进行校验，对出参进行设定，还可以指定函数的返回值。

Mock的基本使用方法是：

1. 继承某一个类；

2. 实现或重写类中的某个或某些虚方法；

3. 创建Mock对象，设置重写方法的实现（大部分是直接返回，对于返回值是内置类型，即使不设置调用后的期望幸会，gmock也会设置默认返回值）；

4. 调用被测接口，Mock对象调用重写方法，期望满足，测试通过。

二、下载GoogleTest

googletest，最新版本的仅支持c++14及以上，c++11请安装旧版本

三、添加googletest

1. 将整个文件解压到工程指定目录下

2、修改CMakelist.txt

添加

#添加库目录
add_subdirectory(./library/googletest)

#添加头文件
include_directories(
        ./library/googletest/googletest/include
        ./library/googletest/googlemock/include
)

#添加库文件
link_directories(
        ./library/googletest
)
#连接目标文件
TARGET_LINK_LIBRARIES(${PROJECT_NAME} gtest gtest_main)

四、函数定义及相关说明

4.1 TEST

TEST(test_case_name, test_name)

TEST宏的作用是创建一个简单测试，它定义了一个测试函数，在这个函数里可以使用任何C++代码并使用提供的断言来进行检查。

4.2 TEST_F

TEST_F(test_fixture, test_name)

fixture，其语义是固定的设施，而test fixture在gtest中的作用就是为每个TEST都执行一些同样的操作。

TEST_F与TEST的区别是，TEST_F提供了一个初始化函数（SetUp）和一个清理函数(TearDown)，在TEST_F中使用的变量可以在初始化函数SetUp中初始化，在TearDown中销毁，并且所有的TEST_F是互相独立的，都是在初始化以后的状态开始运行，一个TEST_F不会影响另一个TEST_F所使用的数据。即进行资源初始化工作，进行资源复用，最后回收资源的场景。

TEST_F就是完成这样的事情，它的第一个参数TestFixtureName是个类，需要继承testing::Test，同时根据需要实现以下两个虚函数：

virtual void SetUp()：在TEST_F中测试案例之前运行；

virtual void TearDown()：在TEST_F之后运行。

可以类比对象的构造函数和析构函数。这样，同一个TestFixtureName下的每个TEST_F都会先执行SetUp，最后执行TearDwom。

此外，testing::Test还提供了两个static函数：

static void SetUpTestSuite()：在第一个TEST之前运行

static void TearDownTestSuite()：在最后一个TEST之后运行

4.3 InitGoogleTest

::testing::InitGoogleTest(&argc,argv)

解析 googletest 标记的命令行参数，并移除所有已识别的标记。这允许用户通过不同的标记控制测试程序的行为，我们将在AdvancedGuide(高级教程)中描述相关的内容。你必须在调用RUN_ALL_TESTS()之前调用这个函数，否则标记将无法得到适当的初始化。

在Windows下，InitGoogleTest()同样也可以基于宽字符串使用，因此它也可以被用于以UNICODE模式编译的程序。

你可能觉得编写一个这样的main函数太麻烦了，我们觉得也是，这就是Google Test 提供了一个基础的main函数实现的原因。如果它能够满足你的需求的话，仅需要将你的测试用例和库gtest_main链接就可以了。

注：ParseGUnitFlags()已弃用，推荐使用InitGoogleTest()。

4.4 RUN_ALL_TESTS

RUN_ALL_TESTS()

运行所有测试案例

4.1 测试宏定义

ASSERT：致命失败，函数被中止

EXPECT：非致命性失败，函数不被中止

google推荐使用EXPECT_* 宏，因为当测试定义多个断言时，它们允许测试继续进行。一个断言宏需要两个参数。第一个参数是测试组的名称（一个可自由选择的字符串），第二个参数是测试本身的名称。Generator库只是定义了函数generate(...)，因此本文中的测试属于同一个组。

断言：布尔值检查、数值型数据检查、字符串检查、显示成功或失败、异常检查、Predicate Assertions、浮点型检查、Windows HRESULT assertions、类型检查。

ASSERT宏	EXPECT宏	功能
ASSERT_TRUE	EXPECT_TRUE	判真
ASSERT_FALSE	EXPECT_FALSE	判假
ASSERT_EQ	EXPECT_EQ	相等
ASSERT_NE	EXPECT_NE	不等
ASSERT_GT	EXPECT_GT	大于
ASSERT_LT	EXPECT_LT	小于
ASSERT_GE	EXPECT_GE	大于或等于
ASSERT_LE	EXPECT_LE	小于或等于
ASSERT_FLOAT_EQ	EXPECT_FLOAT_EQ	单精度浮点值相等
ASSERT_DOUBLE_EQ	EXPECT_DOUBLE_EQ	双精度浮点值相等
ASSERT_NEAR	EXPECT_NEAR	浮点值接近（第3个参数为误差阈值）
ASSERT_STREQ	EXPECT_STREQ	C字符串相等
ASSERT_STRNE	EXPECT_STRNE	C字符串不等
ASSERT_STRCASEEQ	EXPECT_STRCASEEQ	C字符串相等（忽略大小写）
ASSERT_STRCASENE	EXPECT_STRCASENE	C字符串不等（忽略大小写）
ASSERT_PRED1	EXPECT_PRED1	自定义谓词函数，(pred, arg1)（还有_PRED2, …,_PRED5）

异常测试

C程序中要返回出错信息，可以利用特定的函数返回值、函数的输出（outbound）参数、或者设置全局变量（如C标准库定义的 errno，Windows API中的“上次错误”（last error）代码，Winsock中与每个socket相关联的错误代码）。C++程序常用异常（exception）来返回出错信息，gtest为异常测试提供了专用的测试宏：

ASSERT宏	EXPECT宏	功能
ASSERT_NO_THROW	EXPECT_NO_THROW	不抛出异常，参数为(statement)
ASSERT_ANY_THROW	EXPECT_ANY_THROW	抛出异常，参数为(statement)
ASSERT_THROW	EXPECT_THROW	抛出特定类型的异常，参数为(statement, type)

五、死亡测试

5.1 定义

通常在测试过程中，我们需要考虑各种各样的输入，有的输入可能直接导致程序崩溃，这时我们就需要检查程序是否按照预期的方式挂掉，这也就是所谓的“死亡测试”。gtest的死亡测试能做到在一个安全的环境下执行崩溃的测试案例，同时又对崩溃结果进行验证。

5.2 宏定义

Fatal assertion	Nonfatal assertion	Verifies
ASSERT_DEATH(statement, regex`);	EXPECT_DEATH(statement, regex) ；	statement crashes with the given error
ASSERT_EXIT(statement, predicate, regex`);	EXPECT_EXIT(statement, predicate, regex);	statement exits with the given error and its exit code matches predicate

由于有些异常只在Debug下抛出，因此还提供了*_DEBUG_DEATH，用来处理Debug和Realease下的不同。

5.3 宏定义说明

5.3.1 *_DEATH(statement, regex`)

statement是被测试的代码语句

regex是一个正则表达式，用来匹配异常时在stderr中输出的内容

如下面的例子:

voidFoo(){
    int *pInt = 0;
    *pInt = 42 ;
}

TEST(FooDeathTest, Demo)
{
    EXPECT_DEATH(Foo(), "");
}

ps：编写死亡测试案例时，TEST的第一个参数，即testcase_name，请使用DeathTest后缀。原因是gtest会优先运行死亡测试案例，应该是为线程安全考虑。

5.3.2 *_EXIT(statement, predicate, regex`)

statement是被测试的代码语句

predicate 在这里必须是一个委托，接收int型参数，并返回bool。只有当返回值为true时，死亡测试案例才算通过。gtest提供了一些常用的predicate：

testing::ExitedWithCode(exit_code)

如果程序正常退出并且退出码与exit_code相同则返回 true

testing::KilledBySignal(signal_number)  // Windows下不支持

regex是一个正则表达式，用来匹配异常时在stderr中输出的内容

这里， 要说明的是，_DEATH其实是对_EXIT进行的一次包装，*_DEATH的predicate判断进程是否以非0退出码退出或被一个信号杀死。

举例：

TEST(ExitDeathTest, Demo)
{
    EXPECT_EXIT(_exit(1),  testing::ExitedWithCode(1),  "");
}

5.3.3 *_DEBUG_DEATH

#ifdef#define EXPECT_DEBUG_DEATH(statement, regex)do { statement; } while (false)
#define ASSERT_DEBUG_DEATH(statement, regex)do { statement; } while (false)

#else#define EXPECT_DEBUG_DEATH(statement, regex)EXPECT_DEATH(statement, regex)
#define ASSERT_DEBUG_DEATH(statement, regex)ASSERT_DEATH(statement, regex)
#endif// NDEBUG for EXPECT_DEBUG_DEATH

可以从定义中看到，在Debug版和Release版本下， *_DEBUG_DEATH的定义不一样。因为很多异常只会在Debug版本下抛出，而在Realease版本下不会抛出，所以针对Debug和Release分别做了不同的处理。看gtest里自带的例子就明白了：

intDieInDebugElse12(int* sideeffect){ 
    if (sideeffect) *sideeffect = 12;
#ifndef NDEBUGGTEST_LOG_(FATAL, "debug death inside DieInDebugElse12()");
#endif// NDEBUG   return12;
}

TEST(TestCase, TestDieOr12WorksInDgbAndOpt)
{
    int sideeffect = 0; 
    // Only asserts in dbg. EXPECT_DEBUG_DEATH(DieInDebugElse12(&sideeffect), "death");
#ifdef NDEBUG    // opt-mode has sideeffect visible.EXPECT_EQ(12, sideeffect);
#else// dbg-mode no visible sideeffect. EXPECT_EQ(0, sideeffect);  
#endif
}

5.4 正则表达式

在POSIX系统（Linux, Cygwin, 和 Mac）中，gtest的死亡测试中使用的是POSIX风格的正则表达式，想了解POSIX风格表达式可参考：

1. POSIX extended regular expression

2. Wikipedia entry.

在Windows系统中，gtest的死亡测试中使用的是gtest自己实现的简单的正则表达式语法。 相比POSIX风格，gtest的简单正则表达式少了很多内容，比如 ("x|y"), ("(xy)"), ("[xy]") 和("x{5,7}")都不支持。

gtest定义两个宏，用来表示当前系统支持哪套正则表达式风格：

POSIX风格：GTEST_USES_POSIX_RE = 1

Simple风格：GTEST_USES_SIMPLE_RE=1

5.5 死亡测试运行方式

1.fast方式（默认的方式）

testing::FLAGS_gtest_death_test_style = "fast";

1. threadsafe方式

testing::FLAGS_gtest_death_test_style = "threadsafe";

你可以在 main() 里为所有的死亡测试设置测试形式，也可以为某次测试单独设置。Google Test会在每次测试之前保存这个标记并在测试完成后恢复，所以你不需要去管这部分工作 。如：

TEST(MyDeathTest, TestOne) {
    testing::FLAGS_gtest_death_test_style = "threadsafe"; 
    // This test is run in the "threadsafe" style:ASSERT_DEATH(ThisShouldDie(), "");
}

TEST(MyDeathTest, TestTwo) {  
 	// This test is run in the "fast" style:  
 	ASSERT_DEATH(ThisShouldDie(), "");
}
intmain(int argc, char** argv){
    testing::InitGoogleTest(&argc, argv); 
    testing::FLAGS_gtest_death_test_style = "fast"; 
    returnRUN_ALL_TESTS();
}

5.6 注意事项

1. 不要在死亡测试里释放内存。

2. 在父进程里再次释放内存。

3. 不要在程序中使用内存堆检查。

六、值参数化测试

有些时候，我们需要对代码实现的功能使用不同的参数进行测试，比如使用大量随机值来检验算法实现的正确性，或者比较同一个接口的不同实现之间的差别。gtest把“集中输入测试参数”的需求抽象出来提供支持，称为值参数化测试（Value Parameterized Test）。

// 判定是否为质数，如果n是质数，则返回truebool IsPrime(int n) 
{
    // 判断1: 小数if (n <=1) returnfalse;
 
    // 判断1: 偶数（2是质数）if (n %2==0) return n ==2;
 
    // 现在 n 奇数且 n >= 3.// 从 3 开始， 用每一个奇数 i去整除n，直到 n < i^2for (int i =3; ; i +=2) {
        if (i > n/i) break;
        // 否则，n如果被i整除，就不是质数if (n % i ==0) returnfalse;
    }
 
    // n在范围（1，n）中没有整数因子，因此是素数。returntrue;
}

原方案：

// --------------------<测试 IsPrime()>---------------------------------// 测试负数是否为质数（也称素数）TEST(IsPrimeTest, Negative) {
  
    // 这个测试属于IsPrimeTest测试用例EXPECT_FALSE(IsPrime(-1));
    EXPECT_FALSE(IsPrime(-2));
    EXPECT_FALSE(IsPrime(INT_MIN));     // INT_MIN 定义在  文件中
}
 
// 测试 正输入(>0)TEST(IsPrimeTest, Positive) {
    EXPECT_FALSE(IsPrime(0));
    EXPECT_FALSE(IsPrime(1));
    EXPECT_TRUE(IsPrime(2));
    EXPECT_TRUE(IsPrime(3));
    EXPECT_FALSE(IsPrime(4));
    EXPECT_TRUE(IsPrime(5));
    EXPECT_FALSE(IsPrime(6));
    EXPECT_FALSE(IsPrime(9));
    EXPECT_TRUE(IsPrime(11));
    EXPECT_TRUE(IsPrime(23));
}

参数化方案：

// --------------------<测试 参数化>-----------------------------------usingnamespace ::testing;

structparamList
{
    bool    out;
    int     in;
};

class IsPrimeParamTest : public ::testing::TestWithParam
{

};
TEST_P(IsPrimeParamTest, IsPrime)
{
    bool out = GetParam().out;
    int in = GetParam().in;
    EXPECT_EQ(out, IsPrime(in));   
}

INSTANTIATE_TEST_CASE_P(IsPrimeParamTest,
    IsPrimeParamTest,
    Values(paramList{false, 10}, paramList{true, 3}));

首先，我们定义一个结构体 paramList，然后用它作为参数化的类型。使用结构体的原因是把入力和预期值一起传进去。

从 ::testing::TestWithParam 派生一个测试夹具类 IsPrimeParamTest。

然后，使用 TEST_P，声明测试代码，如上所示，简洁了很多。

现在，我们已经准备好了测试夹具 IsPrimeParamTest 和测试用例，那么，接下来我们就需要实例化这个测试用例。在实例化的过程中， 我们要告诉 gtest 要测试的范围：

INSTANTIATE_TEST_CASE_P(prefix, test_case_name, generator, ...)

第一个参数，是测试用例的前缀，可以任意取；

第二个参数，是测试用例的名称，需要和之前定义的参数化的类名称相同，比如：IsPrimeParamTest；

第三个参数，可以理解为参数生成器，上面的例子使用了 testing::Values 函数，它的参数是结构体 paramList （这里是自定义的）；

最后一个可选参数允许用户指定一个函数或函子，用来基于测试参数产生用户测试名称后缀（_suffix）。这个函数必须接受一个类型为 testing::TestParamInfo 的参数，并返回 std::string 类型的值。

注意： 测试名称必须是非空，唯一，且只能包含ASCII的字母、数字或下划线。

函数	说明
Range(begin, end[, step])	2个字符串相同
Values(v1, v2, …, vN)	2个字符串不同
ValuesIn(container)和ValuesIn(begin, end)	忽略大小写，2个字符串相同
Bool()	取false和true两个值
Combine(g1, g2, …, gN)	每次分别从g1,g2,…gN中取出一个值，组合成一个元组(Tuple)作为一个参数。

*ps:Combine(g1, g2, …, gN), 这个功能只在提供了 tr1/tuple>头的系统中有效。gtest会自动去判断是否支持 tr/tuple，如果你的系统确实支持，而gtest判断错误的话，你可以重新定义宏GTEST_HAS_TR1_TUPLE=1。

七、总结及注意事项

• gtest分3种事件：

1. 全局事件：要实现全局事件，必须写一个类，继承testing::Environment类，实现里面的SetUp和TearDown方法。SetUp方法在所有案例执行前执行；TearDown方法在所有案例执行后执行。

classFooEnvironment :public testing::Environment
{
public:
    virtualvoidSetUp(){
        std::cout << "Foo FooEnvironment SetUP" << std::endl;
    }
    virtualvoidTearDown(){
        std::cout << "Foo FooEnvironment TearDown" << std::endl;
    }
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    testing::AddGlobalTestEnvironment(new FooEnvironment);
    testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    returnRUN_ALL_TESTS();
}

2. TestSuit事件：需要写一个类，继承testing::Test，然后实现两个静态方法：

(1)、SetUpTestCase方法在第一个TestCase之前执行；

(2)、TearDownTestCase方法在最后一个TestCase之后执行。

classFooTest :public testing::Test {
protected:
  staticvoidSetUpTestCase(){
    shared_resource_ = new ;
  }
  staticvoidTearDownTestCase(){
    delete shared_resource_;
    shared_resource_ = NULL;
  }
  // Some expensive resource shared by all tests.static T* shared_resource_;
};


//在编写测试案例时，我们需要使用TEST_F这个宏，第一个参数必须是我们上面类的名字，代表一个TestSuite。TEST_F(FooTest, Test1)
{
    // you can refer to shared_resource here 
}
TEST_F(FooTest, Test2)
{
    // you can refer to shared_resource here 
}

3. TestCase事件：是挂在每个案例执行前后的，需要实现的是SetUp方法和TearDown方法。
   (1)、SetUp方法在每个TestCase之前执行；
   (2)、TearDown方法在每个TestCase之后执行。

classFooCalcTest:public testing::Test
{
protected:
    virtual void SetUp()
    {
        m_foo.Init();
    }
    virtual void TearDown()
    {
        m_foo.Finalize();
    }

    FooCalc m_foo;
};

TEST_F(FooCalcTest, HandleNoneZeroInput)
{
    EXPECT_EQ(4, m_foo.Calc(12, 16));
}

TEST_F(FooCalcTest, HandleNoneZeroInput_Error)
{
    EXPECT_EQ(5, m_foo.Calc(12, 16));
}

每个基于gtest的测试过程，是可以分为多个TestSuite级别，而每个TestSuite级别又可以分为多个TestCase级别。这样分层的结构的好处，是可以针对不同的TestSuite级别或者TestCase级别设置不同的参数、事件机制等，并且可以与实际测试的各个模块层级相互对应，便于管理。

• 可以通过操作符"<<"将一些自定义的信息输出，如下举例

TEST(TestCase,test1){
    ASSERT_TRUE(quickJS())<<"quickJS函数异常";
}

当ASSERT_TRUE不成立时，运行窗口会输出quickJS函数异常

• 编写死亡测试案例时，TEST的第一个参数，即test_case_name，请使用DeathTest后缀，原因是gtest会优先运行死亡测试案例，应该是为线程安全考虑。

• testing::AddGlobalTestEnvironment(newFooEnvironment):在main函数中创建和注册全局环境对象。

• 对于运行参数，gtest提供了三种设置的途：
  (1)、系统环境变量；(2)、命令行参数；(3)、代码中指定FLAG。

命令行参数：

(1)、--gtest_list_tests:使用这个参数时，将不会执行里面的测试案例，而是输出一个案例的列表；
(2)、--gtest_filter:对执行的测试案例进行过滤，支持通配符；
(3)、--gtest_also_run_disabled_tests:执行案例时，同时也执行被置为无效的测试案例；
(4)、--gtest_repeat=[COUNT]:设置案例重复运行次数；
(5)、--gtest_color=(yes|no|auto):输出命令行时是否使用一些五颜六色的颜色，默认是auto；
(6)、--gtest_print_time:输出命令时是否打印每个测试案例的执行时间，默认是不打印的；
(7)、--gtest_output=xml[:DIRECTORY_PATH\|:FILE_PATH:将测试结果输出到一个xml中，如—gtest_output=xml:d:\foo.xml  指定输出到d:\foo.xml ,如果不是指定了特定的文件路径，gtest每次输出的报告不会覆盖，而会以数字后缀的方式创建；
(8)、--gtest_break_on_failure:调试模式下，当案例失败时停止，方便调试；
(9)、--gtest_throw_on_failure:当案例失败时以C++异常的方式抛出；
(10)、--gtest_catch_exceptions:是否捕捉异常，gtest默认是不捕捉异常的，这个参数只在Windows下有效。

• Google Test被设计为线程安全的。在pthread库可用的系统上是线程安全的。目前，在其他系统(例如Windows)上从两个线程并发使用Google Test断言是不安全的。在大多数测试中，这不是一个问题，因为断言通常是在主线程中完成的。如果您想提供帮助，可以自愿在gtest-port.h中为您的平台实现必要的同步原语。

八、参考文献

手把手教你使用gtest写单元测试（1/2） - 知乎 (zhihu.com)

C++单元测试框架-gtest-3-参数化_instantiate_test_case_p_tupelo-shen的博客-CSDN博客

GTest笔记 - 爱码网 (likecs.com)

Google单元测试工具gtest和gmoke简介 - 灰信网（软件开发博客聚合） (freesion.com)

【gTest】gtest简介及简单使用_伐尘的博客-CSDN博客