【Rust】Rust学习第十一章编写自动化测试

Rust 是一个相当注重正确性的编程语言，不过正确性是一个难以证明的复杂主题。Rust 的类型系统在此问题上下了很大的功夫，不过它不可能捕获所有种类的错误。为此，Rust 也在语言本身包含了编写软件测试的支持。

编写一个叫做 add_two 的将传递给它的值加二的函数。它的签名有一个整型参数并返回一个整型值。当实现和编译这个函数时，Rust 会进行所有目前我们已经见过的类型检查和借用检查，例如，这些检查会确保我们不会传递 String 或无效的引用给这个函数。Rust 所不能检查的是这个函数是否会准确的完成我们期望的工作：返回参数加二后的值，而不是比如说参数加 10 或减 50 的值！这也就是测试出场的地方。

可以编写测试断言，比如说，当传递 3 给 add_two 函数时，返回值是 5。无论何时对代码进行修改，都可以运行测试来确保任何现存的正确行为没有被改变。

11.1 编写测试

如何编写测试

Rust 中的测试函数是用来验证非测试代码是否按照期望的方式运行的。测试函数体通常执行如下三种操作：

设置任何所需的数据或状态
运行需要测试的代码
断言其结果是我们所期望的

测试函数剖析

作为最简单例子，Rust 中的测试就是一个带有 test 属性注解的函数。属性（attribute）是关于 Rust 代码片段的元数据；第五章中结构体中用到的 derive 属性就是一个例子。为了将一个函数变成测试函数，需要在 fn 行之前加上 #[test]。当使用 cargo test 命令运行测试时，Rust 会构建一个测试执行程序用来调用标记了 test 属性的函数，并报告每一个测试是通过还是失败。

创建一个新的库项目 adder：

$ cargo new adder --libCreated library `adder` project
$ cd adder

新建后的默认代码是，判断加法

pub fn add(left: usize, right: usize) -> usize {left + right
}#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn it_works() {let result = add(2, 2);assert_eq!(result, 4);}
}

使用

cargo test

结果

Cargo 编译并运行了测试。在 Compiling、Finished 和 Running 这几行之后，可以看到 running 1 test 这一行。下一行显示了生成的测试函数的名称，它是 it_works，以及测试的运行结果，ok。接着可以看到全体测试运行结果的摘要：test result: ok. 意味着所有测试都通过了。1 passed; 0 failed 表示通过或失败的测试数量。

因为之前我们并没有将任何测试标记为忽略，所以摘要中会显示 0 ignored。我们也没有过滤需要运行的测试，所以摘要中会显示0 filtered out。

0 measured 统计是针对性能测试的。性能测试（benchmark tests）在编写本书时，仍只能用于 Rust 开发版（nightly Rust）。

测试输出中的以 Doc-tests adder 开头的这一部分是所有文档测试的结果。我们现在并没有任何文档测试，不过 Rust 会编译任何在 API 文档中的代码示例。这个功能帮助我们使文档和代码保持同步！

改变测试的名称并看看这如何改变测试的输出。修改测名称

pub fn add(left: usize, right: usize) -> usize {left + right
}#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]// 这里修改了测试名称fn exploration() {let result = add(2, 2);assert_eq!(result, 4);}
}

结果

让我们增加另一个测试，不过这一次是一个会失败的测试！当测试函数中出现 panic 时测试就失败了。每一个测试都在一个新线程中运行，当主线程发现测试线程异常了，就将对应测试标记为失败。第九章讲到了最简单的造成 panic 的方法：调用 panic! 宏。

pub fn add(left: usize, right: usize) -> usize {left + right
}#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn exploration() {let result = add(2, 2);assert_eq!(result, 4);}// 新增错误测试#[test]fn another() {panic!("Make this test fail");}}

结果

再次 cargo test 运行测试。它表明 exploration 测试通过了而 another 失败了

test tests::another 这一行是 FAILED 而不是 ok 了。在单独测试结果和摘要之间多了两个新的部分：第一个部分显示了测试失败的详细原因。在这个例子中，another 因为在src/lib.rs 的第 10 行 panicked at 'Make this test fail' 而失败。下一部分列出了所有失败的测试，这在有很多测试和很多失败测试的详细输出时很有帮助。

最后是摘要行：总体上讲，测试结果是 FAILED。有一个测试通过和一个测试失败。

使用assert!宏来检查结果

assert! 宏由标准库提供，在希望确保测试中一些条件为 true 时非常有用。需要向 assert! 宏提供一个求值为布尔值的参数。如果值是 true，assert! 什么也不做，同时测试会通过。如果值为 false，assert! 调用 panic! 宏，这会导致测试失败。assert! 宏帮助我们检查代码是否以期望的方式运行。


// 结构体
struct Rectangle {width: u32,height: u32,
}// 结构体实现了can_hold方法
impl Rectangle {fn can_hold(&self, other: &Rectangle) -> bool {self.width > other.width && self.height > other.height}
}// 测试
#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn larger_can_hold_smaller() {let larger = Rectangle { width: 8, height: 7 };let smaller = Rectangle { width: 5, height: 1 };assert!(larger.can_hold(&smaller));}
}

注意在 tests 模块中新增加了一行：use super::*;。

我们将测试命名为 larger_can_hold_smaller，并创建所需的两个 Rectangle 实例。接着调用 assert! 宏并传递 larger.can_hold(&smaller) 调用的结果作为参数。这个表达式预期会返回 true，所以测试应该通过。

结果

再来增加另一个测试，这一回断言一个更小的矩形不能放下一个更大的矩形：

fn main() {}
#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn larger_can_hold_smaller() {// --snip--}#[test]fn smaller_cannot_hold_larger() {let larger = Rectangle { width: 8, height: 7 };let smaller = Rectangle { width: 5, height: 1 };assert!(!smaller.can_hold(&larger));}
}

也通过了

如果引入一个 bug 的话测试结果会发生什么。将 can_hold 方法中比较长度时本应使用大于号的地方改成小于号：

impl Rectangle {fn can_hold(&self, other: &Rectangle) -> bool {self.width < other.width && self.height > other.height}
}

结果

我们的测试捕获了 bug！因为 larger.length 是 8 而 smaller.length 是 5，can_hold 中的长度比较现在因为 8 不小于 5 而返回 false。

使用assert_eq!和assert_ne!宏来测试相等

测试功能的一个常用方法是将需要测试代码的值与期望值做比较，并检查是否相等。可以通过向 assert! 宏传递一个使用 == 运算符的表达式来做到。不过这个操作实在是太常见了，以至于标准库提供了一对宏来更方便的处理这些操作 —— assert_eq! 和 assert_ne!。这两个宏分别比较两个值是相等还是不相等。当断言失败时他们也会打印出这两个值具体是什么，以便于观察测试 为什么 失败，而 assert! 只会打印出它从 == 表达式中得到了 false 值，而不是导致 false 的两个值。

pub fn add_two(a: i32) -> i32 {a + 2
}#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn it_adds_two() {assert_eq!(4, add_two(2));}
}

传递给 assert_eq! 宏的第一个参数 4 ，等于调用 add_two(2) 的结果。测试中的这一行 test tests::it_adds_two ... ok 中 ok 表明测试通过！

在代码中引入一个 bug 来看看使用 assert_eq! 的测试失败是什么样的。

pub fn add_two(a: i32) -> i32 {a + 3      // 这里修改了
}#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn it_adds_two() {assert_eq!(4, add_two(2));}
}

结果

测试捕获到了 bug！it_adds_two 测试失败，显示信息 assertion failed: `(left == right)` 并表明 left 是 4 而 right 是 5。这个信息有助于我们开始调试：它说 assert_eq! 的 left 参数是 4，而 right 参数，也就是 add_two(2) 的结果，是 5。

需要注意的是，在一些语言和测试框架中，断言两个值相等的函数的参数叫做 expected 和 actual，而且指定参数的顺序是很关键的。然而在 Rust 中，他们则叫做 left 和 right，同时指定期望的值和被测试代码产生的值的顺序并不重要。这个测试中的断言也可以写成 assert_eq!(add_two(2), 4)，这时失败信息会变成 assertion failed: `(left == right)` 其中 left 是 5 而 right 是 4。

assert_ne! 宏在传递给它的两个值不相等时通过，而在相等时失败。

自定义失败信息

也可以向 assert!、assert_eq! 和 assert_ne! 宏传递一个可选的失败信息参数，可以在测试失败时将自定义失败信息一同打印出来。任何在 assert! 的一个必需参数和 assert_eq! 和 assert_ne! 的两个必需参数之后指定的参数都会传递给 format! 宏，所以可以传递一个包含 {} 占位符的格式字符串和需要放入占位符的值。自定义信息有助于记录断言的意义；当测试失败时就能更好的理解代码出了什么问题。

例如，比如说有一个根据人名进行问候的函数，而我们希望测试将传递给函数的人名显示在输出中：

pub fn greeting(name: &str) -> String {format!("Hello {}!", name)
}#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]fn greeting_contains_name() {let result = greeting("Carol");assert!(result.contains("Carol"));}
}

结果

这个程序的需求还没有被确定，因此问候文本开头的 Hello 文本很可能会改变。然而我们并不想在需求改变时不得不更新测试，所以相比检查 greeting 函数返回的确切值，我们将仅仅断言输出的文本中包含输入参数。

让我们通过将 greeting 改为不包含 name 来在代码中引入一个 bug 来测试失败时是怎样的：

pub fn greeting(name: &str) -> String {String::from("Hello!")
}

结果

结果仅仅告诉了我们断言失败了和失败的行号。一个更有用的失败信息应该打印出 greeting 函数的值。让我们为测试函数增加一个自定义失败信息参数：带占位符的格式字符串，以及 greeting 函数的值：

#[test]
fn greeting_contains_name() {let result = greeting("Carol");assert!(result.contains("Carol"),"Greeting did not contain name, value was `{}`", result);
}

结果

使用should_panic检查panic

除了检查代码是否返回期望的正确的值之外，检查代码是否按照期望处理错误也是很重要的。

可以通过对函数增加另一个属性 should_panic 来实现这些。这个属性在函数中的代码 panic 时会通过，而在其中的代码没有 panic 时失败。

pub struct Guess {value: i32,
}impl Guess {pub fn new(value: i32) -> Guess {if value < 1 || value > 100 {panic!("Guess value must be between 1 and 100, got {}.", value);}Guess {value}}
}#[cfg(test)]
mod tests {use super::*;#[test]#[should_panic]fn greater_than_100() {Guess::new(200);}
}

结果

看起来不错！现在在代码中引入 bug，移除 new 函数在值大于 100 时会 panic 的条件：

fn main() {}
pub struct Guess {value: i32,
}// --snip--impl Guess {pub fn new(value: i32) -> Guess {if value < 1  {panic!("Guess value must be between 1 and 100, got {}.", value);}Guess {value}}
}

结果

这回并没有得到非常有用的信息，不过一旦我们观察测试函数，会发现它标注了 #[should_panic]。这个错误意味着代码中测试函数 Guess::new(200) 并没有产生 panic。

将Result<T，E>用于测试

也可以使用 Result<T, E> 编写测试！这里是第一个例子采用了 Result：


#![allow(unused_variables)]
fn main() {
#[cfg(test)]
mod tests {#[test]fn it_works() -> Result<(), String> {if 2 + 2 == 4 {Ok(())} else {Err(String::from("two plus two does not equal four"))}}
}
}

现在 it_works 函数的返回值类型为 Result<(), String>。在函数体中，不同于调用 assert_eq! 宏，而是在测试通过时返回 Ok(())，在测试失败时返回带有 String 的 Err。

这样编写测试来返回 Result<T, E> 就可以在函数体中使用问号运算符，如此可以方便的编写任何运算符会返回 Err 成员的测试。

不能对这些使用 Result<T, E> 的测试使用 #[should_panic] 注解。相反应该在测试失败时直接返回 Err 值。