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..