Gtest：死亡测试

转自：玩转Google开源C++单元测试框架Google Test系列(gtest)之五 - 死亡测试

一、前言

“死亡测试”名字比较恐怖，这里的“死亡”指的的是程序的崩溃。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。

二、使用的宏

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。

三、*_DEATH(statement, regex`)

1. statement是被测试的代码语句

2. 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: 

void Foo()
{
    int *pInt = 0;
    *pInt = 42 ;
}

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

重要：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。

四、*_EXIT(statement, predicate, regex`)

1. statement是被测试的代码语句

2. 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

 
如果程序被signal_number信号kill的话就返回true

3. 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。

例子：

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

五、*_DEBUG_DEATH

先来看定义：

#ifdef NDEBUG

#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：

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

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
}

六、关于正则表达式

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。

下面是简单正则表达式支持的一些内容：

	matches any literal character c
\d	matches any decimal digit
\D	matches any character that's not a decimal digit
\f	matches f
\n	matches
\r	matches
\s	matches any ASCII whitespace, including
\S	matches any character that's not a whitespace
\t	matches
\v	matches v
\w	matches any letter, _, or decimal digit
\W	matches any character that \w doesn't match
\c	matches any literal character c, which must be a punctuation
.	matches any single character except
A?	matches 0 or 1 occurrences of A
A*	matches 0 or many occurrences of A
A+	matches 1 or many occurrences of A
^	matches the beginning of a string (not that of each line)
$	matches the end of a string (not that of each line)
xy	matches x followed by y

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：

1. POSIX风格：GTEST_USES_POSIX_RE = 1 

2. Simple风格：GTEST_USES_SIMPLE_RE=1

七、死亡测试运行方式

1. fast方式（默认的方式）

testing::FLAGS_gtest_death_test_style = "fast";

2. 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(), "");
}

int main(int argc, char** argv) {
  testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
  testing::FLAGS_gtest_death_test_style = "fast";
  return RUN_ALL_TESTS();
}

八、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。

九、总结

关于死亡测试，gtest官方的文档已经很详细了，同时在源码中也有大量的示例。如想了解更多的请参考官方的文档，或是直接看gtest源码。

简单来说，通过*_DEATH(statement, regex`)和*_EXIT(statement, predicate, regex`)，我们可以非常方便的编写导致崩溃的测试案例，并且在不影响其他案例执行的情况下，对崩溃案例的结果进行检查。