C++ 单元测试框架 gmock 深度剖析
随着微服务和CI的流行，在目前的软件工程领域中单元测试可以说是必不可少的一个环节，在TDD中，单元测试更是被提高到了一个新的高度。但是很多公司由于很多不同的原因，没有能持续维护，或者干脆就从来没有写过单元测试，确实，单元测试在初期和代码维护期会需要花一些投入，但是，如果一个项目是需要长期维护和更新的，那么单元测试的作用，相对于投入来说就根本不算什么。见过很多人写的单元测试，虽然也可以运行，也有覆盖率，但是稍微分析一下就会看出来，那根本就不是单元测试，而已经是集成测试，比如有人竟然要在单元测试中访问网络，写文件，甚至读写数据库。。
那么什么样的数据库是好的单元测试呢，根据笔者的经验，以下几点可能是必须的：
1. 运行速度快，对于一个有几百个单元测试用例的测试来说，我期待1-2分钟内可以运行完成，应为如果我在重构代码，这可以让我在很快的时间内得到反馈。
2. 不要依赖外部因素，单元测试只针对单一函数功能测试
3. 一个用例只测试一个函数
对于其中的第二点，可能是比较麻烦的，因为，如果一个函数是类型的成员函数，那么很可能会依赖很多内部的成员变量，这种情况就是mock出场的时候了，因为使用mock才能让我们专注于自己函数一业务逻辑的测试，而将依赖隔离开。笔者使用过很多种语言的mock库，用的最顺手的还是Java的mokito, 当然c++ 语言也有很多类似的产品，比如gmock, fake it, 但是其局限性确实比较多，如果不在代码开始阶段了解，并且做好计划，后期想加入单元测试，并且使用gmock的时候可能就会追悔莫及，大动干戈，下面我们来分场景分析一下这些局限性。
场景1：
class TurtleReal {
public:
void PenUp()
{
}
void PenDown()
{
}
};
class MockTurtleReal : public TurtleReal {
public:
MOCK_METHOD0(PenUp, void());
MOCK_METHOD0(PenDown, void());
};
class PainterdReal
{
TurtleReal* turtle;
public:
PainterdReal(TurtleReal* turtle)
: turtle(turtle) {}
bool DrawCircle(int, int, int) {
turtle->PenDown();
return true;
}
};
TEST(PainterTest, ChildRealCanDrawSomething) {
MockTurtleReal turtle;
EXPECT_CALL(turtle, PenDown())
.Times(AtLeast(1));
PainterdReal painter(&turtle);
EXPECT_TRUE(painter.DrawCircle(0, 0, 10));
}
结果1：
结论一：
为什么用例会失败呢，gmock 依赖C++多态机制进行工作，只有虚函数才能被mock, 非虚函数不能被mock, 这一点告诉我们，如果想要在代码中使用gmock类的设计中，最好采用接口隔离，对于c++来说也就是采用纯虚类型，因为c++本身没有接口类型。
场景2：
class Turtle {
public:
virtual ~Turtle() {}
virtual void PenUp() = 0;
virtual void PenDown() = 0;
};
class MockTurtle : public Turtle {
public:
MOCK_METHOD0(PenUp, void());
MOCK_METHOD0(PenDown, void());
};
class Painter
{
Turtle* turtle;
public:
Painter(Turtle* turtle)
: turtle(turtle) {}
bool DrawCircle(int, int, int) {
turtle->PenDown();
return true;
}
};
TEST(PainterTest, CanDrawSomething) {
MockTurtle turtle;
EXPECT_CALL(turtle, PenDown())
.Times(AtLeast(1));
Painter painter(&turtle);
EXPECT_TRUE(painter.DrawCircle(0, 0, 10));
}
结果2：
结论二：
将函数改为虚函数，测试用例通过
场景3：
class TurtleChild: Turtle {
public:
void PenUp()
{
int a = 0;
};
void PenDown()
{
int b = 0;
};
};
class MockTurtleChild : public TurtleChild {
public:
MOCK_METHOD0(PenUp, void());
MOCK_METHOD0(PenDown, void());
};
class PainterChildRef
{
TurtleChild turtle;
public:
PainterChildRef(TurtleChild& turtle)
: turtle(turtle) {}
bool DrawCircle(int, int, int) {
turtle.PenDown();
return true;
}
};
TEST(PainterTest, ChildCanDrawSomething) {
MockTurtleChild turtle;
EXPECT_CALL(turtle, PenDown())
.Times(AtLeast(1));
PainterChild painter(&turtle);
EXPECT_TRUE(painter.DrawCircle(0, 0, 10));
}
结果3：
结论三：
测试用例通过，派生类中的同名函数仍然是虚函数，同样支持多态，支持gomck
场景4：
class Turtle {
public:
virtual ~Turtle() {}
virtual void PenUp() = 0;
virtual void PenDown() = 0;
};
class TurtleChild: Turtle {
public:
void PenUp()
{
int a = 0;
};
void PenDown()
{
int b = 0;
};
};
class MockTurtleChild : public TurtleChild {
public:
MOCK_METHOD0(PenUp, void());
MOCK_METHOD0(PenDown, void());
};
class PainterChildRef
{
TurtleChild turtle;
public:
PainterChildRef(TurtleChild& turtle)
: turtle(turtle) {}
bool DrawCircle(int, int, int) {
turtle.PenDown();
return true;
}
};
TEST(PainterTest, ChildRefCanDrawSomething) {
MockTurtleChild turtle;
EXPECT_CALL(turtle, PenDown())
.Times(AtLeast(1));
PainterChildRef painter(turtle);
EXPECT_TRUE(painter.DrawCircle(0, 0, 10));
}
结果4：
结论四：
测试用例失败，以引用类型传入的成员变量本身不具备多态特性，因此gmock不支持
结论
本文通过四个场景，层层递进，深入的剖析了gmock的使用，希望大家在写代码之前早做打算，避免大动干戈，返工重来。但是从另一个方面来说，接口隔离， p-impl 惯用法等技术，应该是一个c++老鸟的必备法宝，可见好多东西都是有其道理的，前期不了解，后期只能花更多的精力取弥补，要么推翻重构，要么直接放弃，无知者无畏，no zuo, no die..