第1部分 又一次认识C语言
C语言中的协议及单元測试演示样例
【文章摘要】
在实际的软件开发项目中。常常要实现多个模块之间的通信。这就须要大家约定好相互之间的通信协议，各自依照协议来收发和解析消息。
本文以实际的程序代码为例，详细介绍了如何用C语言来实现通信协议，并基于对协议字段的推断，说明了程序单元測试的过程，为相关的开发工作提供了故意的參考。
【关键词】
软件开发 协议 单元測试 C语言 字段
一、软件模块之间的协议
什么是软件模块之间的协议？不同的软件模块之间要实现相互通信，就必须遵循共同的消息规范。大家依照约定好的规范来收发消息。软件模块之间的协议就是不同模块间消息交互的规范。
在通信协议中，一条完整的消息由消息头和消息体构成，如图1所看到的。
图1 一条完整的消息示意图
在C语言中。用结构体来表示协议。在进行消息解析的时候，一般仅仅关注消息体的内容。
消息头仅仅是用于标识一条消息。让其他模块能够识别该类消息。
二、单元測试
在提交程序版本号之前，开发者须要对代码进行单元測试和集成測试。
那么什么是单元測试呢？单元測试就是对程序中的一个函数进行測试。看对于某个输入，是否有预期的输出。
单元測试的示意图如图2所看到的。
图2 单元測试的示意图
能够把函数看成一个灰色的盒子，測试的时候仅仅关心输入和输出，要设计多组单元測试数据来对函数的功能进行測试。
此外，在測试中。另一个叫做“測试用例”的概念。測试用例就是一次測试的整个过程，包含：測试目的、预置条件、測试步骤、预期结果、通过准则、測试工具等。
三、本程序中的协议
本程序中的协议包含了消息头和消息体。当中。消息头有四个字段。消息体有五个字段。
例如以下代码所看到的。
// 消息头结构
typedef struct
{
UINT16 iReserve1;
UINT16 iReserve2;
UINT16 iReserve3;
UINT16 iReserve4;
}MsgHead_T;
// 消息结构体(包含消息头和消息体)
typedef struct
{
MsgHead_T MsgHead; // 消息头
UINT32 iOperType; // 操作类型
UINT8 szUserNumber[30]; // 用户号码
UINT8 szOperTime[20]; // 操作时间, 格式为: yyyymmdd
UINT32 iReserve1; // 保留字段1
UINT8 szReserve2[50]; // 保留字段2
}UserReqMsg_T;
在消息体的五个字段中。操作类型、用户号码和操作时间是本次要进行推断处理的字段。另外两个字段是保留字段，能够先不用赋详细的值。
在协议中，为什么要留有保留字段呢？这是方便以后对协议进行扩展。
也就是说，假设以后除了操作类型、用户号码和操作时间之外，还须要添加新的字段定义。能够直接利用扩展字段。这在实际的软件开发项目中是非常重要的。
四、程序代码
基于以上协议。本文中的程序代码例如以下所看到的：
/**********************************************************************
* 版权全部 (C)2014, Zhou Zhaoxiong。
*
* 文件名： UnitTest.c
* 文件标识：无
* 内容摘要：协议及单元測试演示样例代码
* 其他说明：无
* 当前版本号： V1.0
* 作 者： Zhou Zhaoxiong
* 完毕日期： 20140507
*
* 改动记录1：// 改动历史记录, 包含改动日期、版本号号、改动人及改动内容
* 改动日期：
* 版本号号：
* 改动人：
* 改动内容：
*
**********************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 重定义数据类型
typedef unsigned char UINT8;
typedef unsigned short int UINT16;
typedef unsigned int UINT32;
typedef signed int INT32;
// 消息头结构
typedef struct
{
UINT16 iReserve1;
UINT16 iReserve2;
UINT16 iReserve3;
UINT16 iReserve4;
}MsgHead_T;
// 消息结构体(包含消息头和消息体)
typedef struct
{
MsgHead_T MsgHead; // 消息头
UINT32 iOperType; // 操作类型, 操作类型仅仅能为1或2
UINT8 szUserNumber[30]; // 用户号码
UINT8 szOperTime[20]; // 操作时间, 格式为: yyyymmdd
UINT32 iReserve1; // 保留字段1
UINT8 szReserve2[50]; // 保留字段2
}UserReqMsg_T;
// 函数声明
INT32 ProcUserReqMsg(UserReqMsg_T *ptUserReqMsg);
INT32 main();
/**********************************************************************
* 功能描写叙述：主函数
* 输入參数：无
* 输出參数：无
* 返回值： 0-运行完毕
* 其他说明：无
* 改动日期 版本号号 改动人 改动内容
* --------------------------------------------------------------------------------------------------
* 20140507 V1.0 zzx 创建
***********************************************************************/
INT32 main()
{
UINT8 iRetVal = 0;
UINT32 iOperType = 0; // 操作类型
UINT8 szUserNumber[30] = {0}; // 用户号码
UINT8 szOperTime[10] = {0}; // 操作时间, 格式为: yyyymmdd
UserReqMsg_T tUserReqMsg = {0}; // 请求消息
// 对消息头部进行赋值
tUserReqMsg.MsgHead.iReserve1 = 1;
tUserReqMsg.MsgHead.iReserve2 = 2;
tUserReqMsg.MsgHead.iReserve3 = 3;
tUserReqMsg.MsgHead.iReserve4 = 4;
// 读入详细消息字段的值
printf("操作类型: ");
scanf("%d", &iOperType);
printf("用户号码: ");
scanf("%s", szUserNumber);
printf("操作时间: ");
scanf("%s", szOperTime);
// 对详细消息字段进行赋值(保留字段可不赋值)
tUserReqMsg.iOperType = iOperType;
strncpy(tUserReqMsg.szUserNumber, szUserNumber, strlen(szUserNumber));// 获取号码, 用strncpy取代strcpy
strncpy(tUserReqMsg.szOperTime, szOperTime, strlen(szOperTime)); // 获取时间, 用strncpy取代strcpy
// 对消息体的字段进行异常推断
iRetVal = ProcUserReqMsg(&tUserReqMsg); // 注意: 传递參数的时候要加上&
if (iRetVal == 0) // 函数运行正确
{
// 打印消息字段内容
printf("The user request message is: iOperType=%d, szUserNumber=%s, szOperTime=%s. ", tUserReqMsg.iOperType, tUserReqMsg.szUserNumber, tUserReqMsg.szOperTime);
return 0;
}
else // 打印异常消息
{
printf("Some content of the user request message is wrong, please check! ");
return -1;
}
}
/**********************************************************************
* 功能描写叙述：对消息体的字段进行异常推断
* 输入參数： ptUserReqMsg-用户请求消息
* 输出參数：无
* 返回值： 0-成功 其他-失败
* 其他说明：无
* 改动日期 版本号号 改动人 改动内容
* --------------------------------------------------------------------------------------------------
* 20140507 V1.0 zzx 创建
***********************************************************************/
INT32 ProcUserReqMsg(UserReqMsg_T *ptUserReqMsg)
{
INT32 iRetValue = 0;
// 对输入參数进行异常推断
if (ptUserReqMsg == NULL)
{
printf("ProcUserReqMsg(...): input parameter(ptUserReqMsg) is NULL. ");
return -1;
}
// 对消息体字段进行异常推断
if ((ptUserReqMsg->iOperType != 1) && (ptUserReqMsg->iOperType != 2)) // 操作类型仅仅能为1或2, 其他为数据异常
{
printf("ProcUserReqMsg(...): the iOperType is wrong, iOperType=%d. ", ptUserReqMsg->iOperType);
return -2;
}
if (strlen(ptUserReqMsg->szUserNumber) != 8) // 用户号码异常, 长度8位才正确
{
printf("ProcUserReqMsg(...): the szUserNumber is wrong. ");
return -3;
}
if (strlen(ptUserReqMsg->szOperTime) != 8) // 操作时间异常, 长度8位才正确
{
printf("ProcUserReqMsg(...): the szOperTime is wrong. ");
return -4;
}
return 0;
}
本程序要对ProcUserReqMsg函数进行单元測试。看该函数是否能对消息体的字段进行异常推断。
五、单元測试用例
1. 正常測试用例
正常測试用例是指满足程序输入条件的測试用例。即观察程序在正确的输入情况下，是否能产生正确的输出。
什么是正常測试？包含了两种情况：
1) 输入正确的值，程序产生正确的输出。
2) 输入错误的值。程序产生错误的输出。
(1) “操作类型”为1
设定“操作类型”为1，“用户号码”和“操作时间”字段均符合协议要求。程序的运行情况如图3所看到的。
图3 “操作类型”为1的正常运行情况
(2) “操作类型”为2
设定“操作类型”为2，“用户号码”和“操作时间”字段均符合协议要求。程序的运行情况如图4所看到的。
图4 “操作类型”为2的正常运行情况
2. 异常測试用例
异常測试用例是指不满足程序输入条件的測试用例，即观察程序在错误的输入情况下。产生的结果是如何的。
什么是异常測试？包含了两种情况：
1) 输入正确的值，程序产生错误的输出。
2) 输入错误的值，程序产生正确的输出。
(1) “操作类型”不为1或2
设定“操作类型”为3(不为1或2的正整数)，“用户号码”和“操作时间”字段均符合协议要求。程序的运行情况如图5所看到的。
图5 “操作类型”为3的异常运行情况
(2) “用户号码”不是8位
设定“操作类型”为1，“用户号码”字段为9位。“操作时间”字段符合协议要求。程序的运行情况如图6所看到的。
图6 “用户号码”为9位的异常运行情况
(3) “操作时间”不是8位
设定“操作类型”为1，“用户号码”符合协议要求，“操作时间”字段为9位。程序的运行情况如图7所看到的。
图7 “操作时间”为9位的异常运行情况
正常和异常測试的情况都有非常多种，这里就不一一列举了。
为了确保程序的正确性，一定要对程序(或者函数)进行充分的单元測试。
七、总结
对于协议。这是不同模块之间通信的桥梁。因此，在開始编码之前，一定要将协议定义清楚，这样也能够降低兴许改动带来的不便。
对于单元測试，这是每一个软件开发project师都必须要认真对待的。
单元測试进行得是否彻底。会直接影响到软件产品的质量。
本文以实际的程序代码为样例。对用C语言表示协议和对代码进行单元測试作了详细的介绍。
文中涉及到的协议表示方法和单元測试方法可供相关的软件开发project师參考。
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