自力更生：0依赖三方库，手把手教你打造专属C++测试框架

前言：

当人们谈到测试框架的时候，首先想到的就是 google 的 gtest， 想着怎么在代码中集成 gtest 的框架，来实现自身代码的测试。 然后就巴拉巴拉的费了老大劲将 gtest 嵌入到自己的代码中来。

诚然，在自身程序接口稳定，且代码量达到一定程度的时候，上 gtest 是一个不错的选择。

但是当自身代码不是很多，并不想带上一个厚重的第三方库的时候，那就得自己想办法搭建测试框架了。

本文中我们来探讨下，在不依赖第三方库的情况下，如何搭建自己的测试框架。

文章目录

    • 前言：
    • 测试框架的组成
    • 一个测试框架的示例
      • 本测试框架的主要组成
      • 各基本组成的主要业务逻辑
        • 测试用例的自动注册
        • 测试用例的执行
        • 测试结果的接收和呈现
    • 总结

测试框架的组成

当我们来设计测试框架的时候，总会想测试框架最基本的组成应该是什么。
我总结三点：

  1. 测试用例的自动注册
  2. 测试用例的执行（自动/半自动/手动）
  3. 测试结果的接收和呈现。

即：测试框架被带起时，要能将待测试项进行自动注册；而当要执行测试用例的时候，又能够手动或自动的执行测试用例；测试用例执行完之后，能将结果汇总并呈现给开发者或用户。

那么我们就通过一个例子，来看下一种高效的解决方案设计是怎么执行这些逻辑的。

一个测试框架的示例

本测试框架的主要组成

class or structdescription
DemoTestStatus一个枚举，定义了测试状态（成功、非致命失败、致命失败）
DemoTestResult一个结构体，用于存储测试结果和相关信息。
DemoTest一个抽象基类，定义了测试用例的基本接口和执行流程。
DemoTestInfo一个类，用于存储测试用例的元数据和结果。
DemoTestFactoryBase一个抽象工厂类，用于创建测试实例。
DemoTestManager一个类，提供测试用例的注册、执行、结果收集和展示等功能。
一系列测试宏用于简化测试用例的创建和注册。

其简化后的结构设计如下：

enum DemoTestStatus
{kSuccess,kNotFatalFailure,kFatalFailure
};struct DemoTestResult
{DemoTestStatus resStatus;std::string resInfo;DemoTestResult() : resStatus(kSuccess), resInfo("Success") {}
};class DemoTest
{
public:virtual ~DemoTest() {}static bool hasFatalFailure();protected:friend class DemoTestinfo;DemoTest();// run the testvoid run();// run the test after the test has been set up.virtual void testing() = 0;// resultDemoTestResult* result() const;void setTestResult(const DemoTestStatus& status, const char* pFmt, ...);
};class DemoTestInfo
{
public:DemoTestInfo(const std::string& name, const std::string& desc, DemoTestFactoryBase* pFactory);~DemoTestInfo();const std::string name() const;const std::string desc() const;void run();DemoTestResult* result() const;private:std::string m_name;std::string m_desc;DemoTestFactoryBase* m_pFactory = nullptr;DemoTestResult m_pResult;
};class DemoTestFactoryBase
{
public:virtual ~DemoTestFactoryBase() {}virtual DemoTest* createTest() = 0;protected:DemoTestFactoryBase() {}DemoTestFactoryBase(const DemoTestFactoryBase&) = delete;DemoTestFactoryBase& operator=(const DemoTestFactoryBase&) = delete;
};template <typename Ts>
class DemoTestFactory : public DemoTestFactoryBase
{
public:virtual DemoTest* createTest() override{return new Ts();}
};extern DemoTestInfo* newAndRegisterTestInfo(const std::string& name, const std::string& desc, DemoTestFactoryBase* pFactory);// test macro#define DEMO_API_TEST_CASE_NAME(test_case_name)    #test_case_name
#define DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_case_name)   Demo##Test##DEMO_API_TEST_CASE_NAME#define DEMO_API_TEST_FACTORY(test_class_name)  (new DemoTestFactory<test_class_name>())#define DEMO_API_TEST(test_leaf_class, test_base_class) \class DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class) : public test_base_class \{ \public: \DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class)() {} \void testing() override; \private: \static DemoTestInfo* s_pTestInfo; \DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class)(const DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class)&) = delete; \DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class)& operator=(const DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class)&) = delete; \};  \\DemoTestInfo* DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class)::s_pTestInfo = newAndRegisterTestInfo(DEMO_API_TEST_CASE_NAME(test_leaf_class), std::string(), DEMO_API_TEST_FACTORY(DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class))); \\void DEMO_API_TEST_CLASS_NAME(test_leaf_class)::testing()#define DEMO_API_DEFAULT_TEST(test_case_name) DEMO_API_TEST(test_case_name, DemoTest)#define DEMO_API_TEST_RESULT(result) setTestResult(result, "The error occurred in the line:%d, file: %s.\n", __LINE__, __FILE__)class DemoTestManager
{
public:static DemoTestManager* instance();void runTest(const std::string name);void runAllTests();DemoTestInfo* currentTestInfo() const;void setCurrentTestInfo(DemoTestInfo* pInfo);bool hasSameTest() const;void registerTestInfo(DemoTestInfo* pTestInfo);void unregisterTestInfo(const std::string& name);private:DemoTestManager();~DemoTestManager();void showResult(DemoTestInfo* pTestInfo);void showResults(const std::vector<DemoTestInfo*>& testInfos);// SystemStatus checkDefaultLibExistOnce();DemoTestInfo* m_pCurrentTestInfo;std::vector<DemoTestInfo*> m_testInfos;std::vector<DemoTestInfo*> m_smaeNameTestinfos;struct Record{std::vector<DemoTestResult> results;};std::map<DemoTestInfo*, Record> m_records;UiElement* m_pElement = nullptr;
};

当用户写测试用例时，可以这样写：

DEMO_API_DEFAULT_TEST(test_exp_1)
{if (...) {DEMO_API_TEST_RESULT(kNotFatalFailure);return;}...return;
}

各基本组成的主要业务逻辑

测试用例的自动注册

本架构中测试用例的注册是在该模块被加载时，静态被注册到测试框架中的，并以按钮的形式被添加在主程序界面窗口上的。

我们来具体看下业务逻辑：

  1. 将 DEMO_API_DEFAULT_TEST(test_exp_1) 展开，我们看下：
class DemoTesttest_exp_1 : public DemoTest 
{ 
public: DemoTesttest_exp_1() {} void testing() override; private: static DemoTestInfo* s_pTestInfo;DemoTesttest_exp_1(const DemoTesttest_exp_1&) = delete; DemoTesttest_exp_1& operator=(const DemoTesttest_exp_1&) = delete; 
}; DemoTestInfo* DemoTesttest_exp_1::s_pTestInfo = newAndRegisterTestInfo("test_exp_1", std::string(), (new DemoTestFactory<DemoTesttest_exp_1>())); void DemoTesttest_exp_1::testing()
{if (...) {DEMO_API_TEST_RESULT(kNotFatalFailure);return;}...return;
}
  1. 这其中我们看到 DemoTesttest_exp_1 这个子测试用例类有一个静态成员变量：s_pTestInfo，它是在该模块启动阶段就被初始化了。
  2. 我们在来看下它的初始化逻辑。即展开看下 newAndRegisterTestInfo 函数的逻辑。
DemoTestInfo* newAndRegisterTestInfo(const std::string& name, const std::string& desc, DemoTestFactoryBase* pFactory)
{auto pTestInfo = new DemoTestInfo(name, desc, pFactory);DemoTestManager::instance()->registerTestInfo(pTestInfo);return pTestInfo;
}
  1. 在传入参数给这个函数的时候， new 了一个子测试用例类的工厂类，传入函数之后， new 出了与之匹配的自测试用例信息类，然后将其注册给 DemoTestManager.
  2. 我们来继续看下 registerTestInfo() 里面的执行逻辑：
void DemoTestManager::registerTestInfo(DemoTestInfo* pTestInfo)
{if (!pTestInfo) {return;}...UiMenu* pMenu = m_pElement->menu();m_testInfos.push_back(pTestInfo);UiElement* pTestCaseElem = pMenu->addElement(pTestInfo->name());pTestCaseElem->sigTriggered().connect([this](UiElement* pElem) { runTest(pElem->text()); });
}
// 注： 其中以 UiXXX 写法的类均是对 QT API类的二次封装，读者再看时，可以将其替换成QT对应的逻辑即可。
  1. 上面那段业务逻辑，其实核心的就是给该自测试用例关联创建一个可视化的子按钮，点击按钮即可触发该测试用例的逻辑（槽函数机制）。
测试用例的执行
  1. 我们来具体看下，当我们触发了槽函数，又是如何一步一步的执行子测试用例的。
  2. 先看下 runTest() 的具体业务逻辑：
void DemoTestManager::runTest(const std::string name)
{for (auto pTestInfo : m_testInfos) {if (pTestInfo->name() == name) {pTestInfo->run();m_records[pTestInfo].results.push_back(*pTestInfo->result());showResult(pTestInfo);break;}}
}
  1. 其中核心的一条就是调用 DemoTestInfo 的 run() 接口：
void DemoTestInfo::run()
{DemoTest* pTest = m_pFactory->createTest();if (!DemoTest::hasFatalFailure()) {pTest->run();}delete pTest;pTest = nullptr;
}
  1. 这里我们可以看到，最终执行的是子测试用例的 run() 接口，即其内部实际上又是调用的子测试用例的testing() 接口，就是本节开头的：
void DemoTesttest_exp_1::testing()
{if (...) {DEMO_API_TEST_RESULT(kNotFatalFailure);return;}...return;
}
  1. 至此，完成该测试项的执行。
测试结果的接收和呈现
  1. 好，完成了测试用例的执行之后，测试用例执行成功与否，失败处的相关信息记录又是怎样的呢？我们继续来看下：
  2. 接着展开子测试用例的测试接口 testing()， 我们会看到承接逻辑判断时，会用一个宏去记录判断的结果，即：DEMO_API_TEST_RESULT
#define DEMO_API_TEST_RESULT(result) \
setTestResult(result, "The error occurred in the line:%d, file: %s.\n", __LINE__, __FILE__)
  1. 将这个函数展开：
void DemoTest::setTestResult(const DemoTestStatus& status, const char* pFmt, ...)
{result()->resStatus = status;std::string info;if (status == kSuccess) {info.append("success");} else {va_list args;va_start(args, pFmt);char buf[BUFFER_LEN] = {};vsnprintf(buf, BUFFER_LEN, pFmt, args);wchar_t wbuf[HALF_BUFFER_LEN] = {};MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, buf, -1, wbuf, HALF_BUFFER_LEN);info = (std::string)wbuf;va_end(args);}result()->resInfo = info;
}DemoTestResult* DemoTest::result() const
{auto pCurTestInfo = DemoTestManager::instance()->currentTestInfo();if (!pCurTestInfo) {return nullptr;}return pCurTestInfo->result();
}DemoTestResult* DemoTestInfo::result() const
{return const_cast<DemoTestResult*>(&m_pResult);
}
  1. 我们看到它会将结果记录在 DemoTestInfo 下的 m_pResult 对象中。
  2. 当我们执行槽函数之后，触发测试用例的执行，会到这段逻辑中来：
void DemoTestManager::runTest(const std::string name)
{for (auto pTestInfo : m_testInfos) {if (pTestInfo->name() == name) {pTestInfo->run();m_records[pTestInfo].results.push_back(*pTestInfo->result());showResult(pTestInfo);break;}}
}

  1. 其中重要的两点是：
    1） 记录测试信息 m_records[pTestInfo].results.push_back(*pTestInfo->result());

    2） 显示结果：showResult(pTestInfo);

  2. showResult() 的主要业务逻辑是将结果相关的信息回显给开发者或者用户，不同的开发者有不同的回显习惯，在此就不在赘述，由开发者自己去实现。

总结

好了，到现在为止，本文和核心内容阐述就完成了，希望能对想自己动手搭建测试框架的朋友有一点建设性的指导意义。如果能在后续工作或学习中有所帮助，那是再好不过。

下一篇文章，我将带大家一起看下，搭建好的测试框架模块（亦或是独立的其它模块）是如何被主模块给加载起来的，感兴趣的朋友可以看下下期文章。

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