实验五 单元测试

一、实验目的

1）掌握单元测试的方法

2）学习XUnit测试的原理及框架；

3）掌握使用测试框架进行单元测试的方法和过程

二、实验内容与要求

1、了解单元测试的原理与框架

1.1单元测试原理

单元测试（unit testing）,是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证。对于单元测试中单元的含义，一般来说，要根据实际情况去判定其具体含义，如C语言中单元指一个函数，Java里单元指一个类，图形化的软件中可以指一个窗口或一个菜单等。总的来说，单元就是人为规定的最小的被测功能模块。单元测试是在软件开发过程中要进行的最低级别的测试活动，软件的独立单元将在与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试。单元测试是由程序员自己来完成，最终受益的也是程序员自己。可以这么说，程序员有责任编写功能代码，同时也就有责任为自己的代码编写单元测试。执行单元测试，就是为了证明这段代码的行为和我们期望的一致。

（1）模块接口测试

模块接口测试是单元测试的基础。只有在数据能正确流入、流出模块的前提下，其他测试才有意义。模块接口测试也是集成测试的重点，这里进行的测试主要是为后面打好基础。测试接口正确与否应该考虑下列因素： 

    -输入的实际参数与形式参数的个数是否相同 

    -输入的实际参数与形式参数的属性是否匹配 

    -输入的实际参数与形式参数的量纲是否一致 

    -调用其他模块时所给实际参数的个数是否与被调模块的形参个数相同； 

    -调用其他模块时所给实际参数的属性是否与被调模块的形参属性匹配； 

    -调用其他模块时所给实际参数的量纲是否与被调模块的形参量纲一致； 

    -调用预定义函数时所用参数的个数、属性和次序是否正确； 

    -是否存在与当前入口点无关的参数引用； 

    -是否修改了只读型参数； 

    -对全程变量的定义各模块是否一致； 

    -是否把某些约束作为参数传递。

如果模块功能包括外部输入输出，还应该考虑下列因素： 

-文件属性是否正确； 

-OPEN/CLOSE语句是否正确； 

-格式说明与输入输出语句是否匹配； 

-缓冲区大小与记录长度是否匹配； 

-文件使用前是否已经打开； 

-是否处理了文件尾； 

-是否处理了输入/输出错误； 

-输出信息中是否有文字性错误。 

-局部数据结构测试； 

-边界条件测试； 

-模块中所有独立执行通路测试；

（2）局部数据结构测试

    检查局部数据结构是为了保证临时存储在模块内的数据在程序执行过程中完整、正确，局部功能是整个功能运行的基础。重点是一些函数是否正确执行，内部是否运行正确。局部数据结构往往是错误的根源，应仔细设计测试用例，力求发现下面

几类错误： 

-不合适或不相容的类型说明； 

-变量无初值； 

-变量初始化或省缺值有错； 

-不正确的变量名（拼错或不正确地截断）； 

-出现上溢、下溢和地址异常。

（3）边界条件测试

    边界条件测试是单元测试中最重要的一项任务。众所周知，软件经常在边界上失效，采用边界值分析技术，针对边界值及其左、右设计测试用例，很有可能发现新的错误。边界条件测试是一项基础测试，也是后面系统测试中的功能测试的重点，边界测试执行的较好，可以大大提高程序健壮性。

（4）独立路径测试

    在模块中应对每一条独立执行路径进行测试，单元测试的基本任务是保证模块中每条语句至少执行一次。测试目的主要是为了发现因错误计算、不正确的比较和不适当的控制流造成的错误。具体做法就是程序员逐条调试语句。常见的错误包括： 

-误解或用错了算符优先级； 

-混合类型运算； 

-变量初值错； 

-精度不够； 

-表达式符号错。

（5）错误处理测试

   检查模块的错误处理功能是否包含有错误或缺陷。例如，是否拒绝不合理的输入;出错的描述是否难以理解、是否对错误定位有误、是否出错原因报告有误、是否对错误条件的处理不正确;在对错误处理之前错误条件是否已经引起系统的干预等。

     通常单元测试在编码阶段进行。在源程序代码编制完成，经过评审和验证，确认没有语法错误之后，就开始进行单元测试的测试用例设计。利用设计文档，设计可以验证程序功能、找出程序错误的多个测试用例。对于每一组输入，应有预期的正确结果。

1.2 测试框架

 xUnit是各种代码驱动测试框架的统称,这些框架可以测试 软件的不同内容(单元),比如函数和类。xUnit框架的主要优点是,它提供了一个自动化测试的解决方案。可以避免多次编写重复的测试代码。

底层是xUnit的framwork，xUnit的类库，提供了对外的功能方法、工具类、api等

TestCase(具体的测试用例)去使用framwork

TestCase执行后会有TestResult

使用TestSuite控制TestCase的组合

TestRunner执行器，负责执行case

TestListener过程监听，监听case成功失败以及数据结果，输出到结果报告中

Unit测试框架包括四个要素：

      (1)测试目标（对象）

  一组认定被测对象或被测程序单元测试成功的预定条件或预期结果的设定。Fixture就是被测试的目标，可以是一个函数、一组对象或一个对象。  测试人员在测试前应了解被测试的对象的功能或行为。

    （2）测试集

测试集是一组测试用例，这些测试用例要求有相同的测试Fixture，以保证这些测试不会出现管理上的混乱。

    （3）测试执行

单个单元测试的执行可以按下面的方式进行：

第一步 编写 setUp() 函数，目的是：建立针对被测试单元的独立测试环境；举个例子，这可能包含创建临时或代理的数据库、目录，再或者启动一个服务器进程。

第二步 编写所有测试用例的测试体或者测试程序；

第三步 编写tearDown()函数，目的是：无论测试成功还是失败，都将环境进行清理，以免影响后续的测试；

    （4）断言  

    断言实际上就是验证被测程序在测试中的行为或状态的一个函数或者宏。断言的失败会引发异常，终止测试的执行。

1.3   面向特定语言的，基于xUnit框架的自动化测试框架

    Junit  ： 主要测试用Java语言编写的代码

    CPPunit：主要测试用C++语言编写的代码

   unittest ， PyUnit：主要测试用python语言编写的代码

   MiniUnit:   主要用于测试C语言编写的代码

需要遵循的规则：

1、每一个测试方法上使用@Test进行修饰

2、每一个测试方法必须使用public void 进行修饰

3、每一个测试方法不能携带参数

4、测试代码和源代码在两个不同的项目路径下

5、测试类的包应该和被测试类保持一致

6、测试单元中的每个方法必须可以独立测试

以上的6条规则，是在使用单元测试的必须项，当然junit也建议我们在每一个测试方法名加上test前缀，表明这是一个测试方法。

 三、实验过程

1）源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include "MiniUnit.h"

int main()
{
    int a,b,d,e,t; //定义两个操作数a,b，结果d，输入结果t
    char c;        //运算符c可取“＋、－、×、÷”
 float y, x, m;  
    int i,sum=0;    //题目数量i,答对数目sum
    srand(time(0)); //初始化随机数发生器
    /**< 产生数据 */
 system("color 73");
 printf("--------------------欢迎来到四则运算小练习-------------------- ");
    for (y = 1.5f;y > -1.5f;y -= 0.1f)  
    {  
        for (x = -1.5f;x < 1.5f;x += 0.05f)  
        {  
            m = x*x + y*y - 1;  
            putchar(m*m*m - x*x*y*y*y <= 0.0f ? '*' : ' ');  
        }
  putchar(' '); 
    }
 printf("-------------------------咱们开始喽------------------------- ");
    for(i=0;i<10;i++)
    {
        a=rand()%100+1;
        b=rand()%100+1;
        c=rand()%4;     //0表加，1表减，2表乘，3表除

        /**< 数据合格判断及算式显示 */
        printf("                      第%d题：",i+1);
        switch(c)
        {
        case 0:
            while((d=a+b)>100)    //保证和在100内
            {
                a=rand()%100+1;
                b=rand()%100+1;
            }
            printf("%d + %d = ",a,b);
            break;
        case 1:
            while(a>100||b>100) //被减数小于100
            {
                a=rand()%100+1;
                b=rand()%100+1;
            }
            if(a<b)             //被减数大于减数
            {
                d=a;
                a=b;
                b=d;
            }
            d=a-b;
            printf("%d - %d = ",a,b);
            break;
        case 2:
            while((d=a*b)>100)    //保证积小于100
            {
                a=rand()%100+1;
                b=rand()%100+1;
            }
            printf("%d × %d = ",a,b);
            break;
        case 3:
            while(a>100||b>100||(a*b==0))   //保证被除数小于100且除数不为0
            {
                a=rand()%100+1;
                b=rand()%100+1;
            }
            if(a<b)           //被除数必须大于除数
            {
                d=a;
                a=b;
                b=d;
            }
            a=(a/b)*b;      //保证整除
            d=a/b;
            printf("%d ÷ %d = ",a,b);
            break;
        }
        /**< 输入你的计算结果 */
        scanf("%d",&t);
        if(d==t)
        {
            sum++;
            printf("正确 ");
        }
        else
            printf("错误 ");

    }
    /**< 输出答对题数和得分 */
    printf("                    答对 %d 题，得分：%d ",sum,sum*10);
 if(sum>=7)
  printf("            小朋友你真厉害，继续加油哦!(*^▽^*) ");
 else
  printf("            不要泄气哦，继续加油，你一定可以的!(*^▽^*) ");
    return 0;
}

 2）测试用例设计 （结合单元测试的内容和模块功能设计测试用例）

边界值方法：边界值方法适用于单个输入条件的情况，输入类型可以为数值、字符等，要测试的边界包括上点、下点、离点。

当加减的结果超过一百或小于一百，测试不通过，结果大于0且小于100时，测试通过。

       3）选择的测试框架介绍、安装过程

MinUnit 是一个极简的 C 语言单元测试框架，仅有三行代码，因此其功能亦比较受限。

与此相比，在同样保持简单的条件下，MiniUnit 提供更灵活的断言 (assertion)，并以可读性更好的方式展示测试结果，包括显示断言错误的位置（文件名和行号），用彩色文本显示断言错误信息等（如下图）。

MiniUnit 的特点：

• 简单: 断言，测试，显示结果，没有额外的代码。
• 灵活: 灵活的断言，可选的消息，支持可变参数。
• 清晰: 显示错误位置（文件名和行号），支持彩色文本。
• 小巧: 仅有一个头文件，大约 120 行代码。

功能

(1) 使用断言

一个测试可以包含若干个断言，其中任何一个断言失败，则该测试失败。

• mu_assert(expr)
  • 当表达式 expr 为假时断言失败，并报告错误。
  • 如：mu_assert(a == 3);
• mu_assert(expr, message)
  • 带有说明消息的断言，断言失败时打印该消息。
  • 如：mu_assert(b == 5, "b is 5");
• mu_assert(expr, message, args...)
  • 带有说明消息的断言，可变参数 args 为消息中的参数（至多 16 个），格式化方法与 printf 相同。
  • 如：mu_assert(a+b == 7, "the sum is %d", a+b);

(2) 编写测试

每个测试都是一个不带参数的函数，返回类型为 int。当测试函数返回 0 时，表示该测试顺利通过，返回其他结果，表示该测试未通过。

int test_something()
{
  mu_assert(1 + 1 == 2);
  return 0;  // 0 表示测试通过
}

(3) 运行测试

• mu_run_test(test)
  • 运行测试函数 int test()
  • 同时统计成功和失败的测试数

(4) 查看结果

• mu_test_results()
  • 显示测试结果，包括成功和失败的测试数量

       4 ）测试代码

1)选择的测试框架介绍、安装过程采用miniunit.h测试把该文件放到与程序一个文件夹下即可，程序中用#include "miniunit.h"引用

          

 

 

       5）测试结果与分析

 

思考题：

比较以下二个工匠的做法，你认为哪种好？结合编码和单元测试，谈谈你的认识。

答：工匠二的做法更好，更能找到自己的不足，然后来不断地提高自己，如果用一根线，反而局限了。

实验小结：通过本次实验，来找寻自己的不足，通过找不足的方法来进一步提升自己，这个方法很好用，可以在之后的学习中利用。