实验五 单元测试

 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。

单元测试的内容包括

  模块接口测试、局部数据结构测试、路径测试、错误处理测试、边界测试

（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

三、实验过程

1.源码

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#define MAX 20

//定义两个栈，分别存放运算数和运算符

struct SNode_Num {

    int datas[MAX];

    int top;

};

typedef struct SNode_Num OperateNum;

struct SNode_Symbol {

    char symbol[MAX];

    int top;

};

typedef struct SNode_Symbol OperateSymbol;

 

//取出相应的数

int GetOperateNum(OperateNum *StackNum){

    return StackNum->datas[StackNum->top];

}

 

//取出相应运算符

char GetOperateSymbol(OperateSymbol *StackSymbol){

    return StackSymbol->symbol[StackSymbol->top];

}

 

//运算数进栈

void PushOperateNum(OperateNum *StackNum, int x){

    StackNum->top++;

    StackNum->datas[StackNum->top] = x;

}

 

//运算符进栈

void PushOperateSymbol(OperateSymbol *StackSymbol, char ch){

    StackSymbol->top++;

    StackSymbol->symbol[StackSymbol->top] = ch;

}

 

//运算数退栈

int PopOperateNum(OperateNum *StackNu{

    int num;

    num = StackNum->datas[StackNum->top];

    StackNum->top--;

    return num;

}

 

//运算符退栈

char PopOperateSymbol(OperateSymbol *StackSymbol){

    char ch;

    ch = StackSymbol->symbol[StackSymbol->top];

    StackSymbol->top--;

    return ch;

}

 

//判断输入的符号是否是四则运算符号

int IsOperateSymbolOrNum(char ch)

{

    if(ch == '+' || ch == '-' || ch == '*'|| ch == '/' || ch == ' ') return 1;

    else return 0;

}

 

//判断符号的优先级

char Priority(char inputnum, char ch)

{

    switch(inputnum)

    {

        //加减在同一个优先级上

        case '+':

        case '-':

        {

            if(ch == '+' || ch == '-') return '>';

            else if(ch == '*' || ch == '/') return '<';

            else return '>';

        }

            break;

 

        //乘除在同一优先级

        case '*':

        case '/':

        {

            if(ch == '+' || ch == '-') return '>';

            else if(ch == '*' || ch == '/') return '>';

            else return '>';

        }

            break;

 

        case ' ':

        {

            if(ch == ' ') return '=';

            else return '<';

        }

            break;

    }

}

int Calculate(int num1, char ch, int num2)

{

    int result;

    switch(ch)

    {

        case '+':

            result = num1 + num2;

            break;

        case '-':

   if(num1<num2)

   result=-1000;

   else

   result=num1-num2;

            break;

        case '*':

            result = num1 * num2;

            break;

        case '/':

   if(num1%num2==0)

            result = num1 / num2;

   else

    result=-1000;

    }

    return result;

}

//用于用户输入和计算结果

int MainCalc()

{

    //主函数进行计算

    OperateNum datas;

    OperateSymbol symbol;

    int num1, num2, result, num;

    char ch, sign;

 //初始化顺序栈

 datas.top=-1; //操作数栈顶指针

 symbol.top=-1; //操作符栈顶指针

    //把回车计算的操作符放在栈中

    PushOperateSymbol(&symbol, ' ');

    ch = getchar();

    while((ch != ' ') || (GetOperateSymbol(&symbol) != ' '))

    {

        if(!IsOperateSymbolOrNum(ch))

        {

            num = atoi(&ch);  //将字符转换为整数

            ch = getchar();   //获取输入

            while(!IsOperateSymbolOrNum(ch))

            {

                num = num * 10 + atoi(&ch);

                ch = getchar();   //当没有输入回车时，继续获取输入

            }

            PushOperateNum(&datas, num);

        }

        else

        {

   //考虑第一个数是负数的情况

   if(ch=='-'&&symbol.top==0&&datas.top==-1)PushOperateNum(&datas, 0);

            switch(Priority(GetOperateSymbol(&symbol), ch))

            {

                //判断优先级后进行计算

                case '<':

                    PushOperateSymbol(&symbol, ch);

                    ch = getchar();

                    break;

                case '=':

                    sign = PopOperateSymbol(&symbol);

                    ch = getchar();  //获取输入

                    break;

                case '>':

                    sign = PopOperateSymbol(&symbol);

                    num2 = PopOperateNum(&datas);

                    num1 = PopOperateNum(&datas);

                    result = Calculate(num1, sign, num2);

                    PushOperateNum(&datas, result);

                    break;

 

            }

        }

    }

    result = GetOperateNum(&datas);

    return result;

}

 

int main(int argc, char *argv[])

{

    int result,cj=0,answer,i;

  

    for(i=0;i<10;){

     getchar();

      printf("请第%d出题：",i+1);

     result = MainCalc();

       if(result>=0){

      i++;

        printf("请输入你的答案：");

        scanf("%d",&answer);

     if(result==answer){

      cj+=10;

      printf("恭喜您答对了 ");

     }

     else{

      printf("哦，您答错了，正确答案是：%d ",result);

     }

  }

  else{

   printf("不符合规则，请重新出题 ");

  }

  

 }

 printf("您答对了%d题 ",cj/10);

 printf("您的总分为%d ",cj);

}

 

2、测试用例设计

对于我组编写的代码，并没有将加减乘除分开作为四个函数，而是直接将四个做为一个函数，编写在一个函数中。所以这里分别输入两个运算数和一个运算符，进行测试。

 

这里根据我们编写的代码有几点说明：

1.我们是加减乘除作为一个函数整体Calculate()编写的；

2.对于控制为100以内，我们设置的是在输出答案时做处理，如果答案大于100小于0，不输出；0到100之间输出答案；

3.对于减法，我们要求结果必须为正整数；对于除法，我们要求必须可以整除。在函数Calculate()中处理，不符合要求的返回答案为-1000。

测试用例如下

 

 3、测试过程 

  实验过程中，我尝试了下载Check、CUnit、MiniUnit。但是因为种种原因，都没有下载成功，其中下载Cunit的时候，下载安装了整整一天，但是安装过程报错。当时心态是崩溃的，最后看到班级群里，有同学使用VS进行单元测试，最后决定使用VS。

添加头文件UnitTest.h

在源文件夹中添加被测试代码文件，代码中引入头文件UnitTest.h并包含测试函数，命名为test.h,如图所示：

main函数定义：

创建测试项目：

在UnitTest1.cpp文件中，在头文件中引入UnitTest.h头文件，以确保单元测试函数能够测试被测函数

根据设计好的测试用例编写测试代码，本测试主要引用了断言Assert：：AreEqual(),主要测试函数返回值与预期值是否相等。测试代码如下：

接下来对项目 UnitTest1 附加依赖项，右键 UnitTest1 项目，选择属性 --> 链接器 --> 输入 --> 附加依赖项 --> 编辑，输入 ..UnitTestDebug*.obj 

 接着就可以进行单元测试，选择测试 --> 运行 --> 所有测试。

结果与预期

四、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：两种方法都有各自的优点和缺点。工匠一的做法可以使每一块砖都整齐水平，不用后期返工；而工匠二的做法可以节省时间速度更快，但是后期发现错误，需要返工调整。相对的工匠吧一的做法就相对较慢，而工匠二的做法就要考虑是否可以调整到整齐水平以及调整所需要的时间。两种方法可以处理不同的情况，时间充裕要求工程十分精确可以采用做法一，对精度没有那么高的要求，时间没有那么充裕可以选择做法二。

实验小结

     掌握了单元测试的方法学习，C语言测试原理及框架；掌握了使用测试框架进行单元测试的方法和过程。

     在实验过程中，面对选择C语言的测试工具，十分困难，首先下载工具就十分困难，最后参考一些同学的实验报告选择了使用VS自带的测试工具进行测试。

     因为编写的代码是使用C语言的，所以我主要了解了C语言的单元测试，在接下来的学习中也会慢慢去学习其他语言单元测试的方法。