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C单元测试之使用cmockery

这么久以来一直没有找到一款很好的支持mock测试的C语言单元测试工具包,但前不久在一网友的评论中得知:去年Google曾发布了一款c语言的轻量级单元测试framework — “cmockery”,cmcokery很小巧,对其他开源包没有依赖,对被测试代码侵入性小;它支持mock test,同样也可以支持常规的单元测试。

之前在博客中曾描述过C语言实现mock的一个思路,不过和cmockery对比起来,当时我的思路显然还处于初级阶段,而cmockery则走到了更高级,使用起来也更为简便。

还是以我上一篇文章中的代码来举例,利用cmockery来对biz.c进行mock test。

应用层被测试代码不变:
/* biz.h */
#ifndef BIZ_H
#define BIZ_H

#include

int biz_operation(char *fname);
#endif

/* biz.c */
#include "biz.h"

int biz_operation(char *fname) {
        FILE *fp = NULL;

        fp = fopen(fname, "r");
        if (fp == NULL) {
                printf("fail to open fle!\n");
                return 1;
        } else {
                printf("succeed to open file!\n");
                return 0;
        }
}

利用cmockery改造测试代码如下:
/* test.c */
#include
#include
#include
#include
#include "cmockery.h"
#include "biz.h"

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode) {
        return (FILE*)mock();
}

void test_biz_operation_return_succ(void **state) {
        will_return(fopen, 0×1234);
        assert_true(biz_operation("foo.txt") == 0);
}

void test_biz_operation_return_fail(void **state) {
        will_return(fopen, NULL);
        assert_true(biz_operation("foo.txt") == 1);
}

int main() {
        const UnitTest tests[] = {
                unit_test(test_biz_operation_return_succ),
                unit_test(test_biz_operation_return_fail),
    };
        return run_tests(tests);
}

gcc  biz.c test.c -I ./ -I {YOUR_CMOCKERY_INSTALL_DIR}/include/google -L {YOUR_CMOCKERY_INSTALL_DIR}/lib -lcmockery

执行a.out结果如下:
test_biz_operation_return_succ: Starting test
succeed to open file!
test_biz_operation_return_succ: Test completed successfully.
test_biz_operation_return_fail: Starting test
fail to open fle!
test_biz_operation_return_fail: Test completed successfully.
All 2 tests passed

在测试代码中override了C标准库中fopen的实现,代码很简单,就是调用一个mock,然后根据返回值类型做一个强制类型转换。那么执行
起来后mock究竟会返回什么值呢?这个值你可以任意设定,看到下面test_biz_operation_return_xx中的
will_return宏了吗,在will_return中你可以设定fopen中mock()调用的返回值:will_return(fopen,
0×1234)或will_return(fopen, NULL);
是不是思路清晰了许多了呢,没错。cmockery就是通过在will_return中设置mock的返回值,并在执行fopen这类被mock的函数接
口中通过接口实现中的mock调用将你设定的值返回出来,从而控制被测试接口biz_operation的执行路径和执行结果,以达到mock
test的目的。

cmockery的源代码行数不到3K,你阅读一下will_return和mock的源代码就一目了然了。大致思路应
该是:在堆上分配一块内存,用来存储你在will_return中设定的返回值,用函数名字符串做索引;在mock()中则通过调用mock的函数的名字
去匹配,得到已经设定好的存储在堆内存上的那个值,并在转型后返回。

以上是cmockery支持的对通用函数返回值的
mock,cmockery还支持mock function的parameters checking、setup和teardown、assert
failure和dynamic memory allocation的mock等,cmockery的manual
有细致说明。不过原理都类似,在上面也都说过了。不过有些机制对被测试代码还是有一定侵入性的。cmockery虽好,但是毕竟是针对C语言的,就无法逃
过链接阶段符号resolved的问题,测试上面简单的代码还好,如果测试大工程中某复杂源代码文件中的接口时,链接时就会有些麻烦,所以工程源代码组织
的扁平化、接口功能单一化、包含和清晰的调用关系都会大大有助于实施mock单元测试,否则一旦你的biz_operation接口功能很复杂,调用了很
多其他接口,实现很冗长的话,那么你的mock测试同样也会很麻烦,这时你需要做的就应该是重构你的代码,将复杂的biz_operation拆分开了。

另外cmockery的安装很简单,遵循常规的configure->make->make install,这里不再贽述了。

C单元测试之Mock Test篇

曾经在多篇blog中报怨过:用C语言写业务逻辑实在是让人身心忐忑不安,再加之C语言自有的"特点",让其与"单元测试"始终若即若离,曾经尝试过写了一个轻量级C Unit Testing lib,至少目前我依旧在用,但多用在编写独立算法以及底层库的场合。业务层少有使用。业务层多是遗留系统,当初前辈们设计时对可测性考虑不够周全,导致现在无法很好的将各个部分独立抽出进行测试,虽然我们也在做着类似"重构"的工作,但鉴于规模较大,不能一蹴而就,我们需要一步一步找出使用C应对各种单元测试情况的方法。这里说说Mock Test

在系统中,我们不可避免的要调用一些外部或者系统级别的接口,而我们在测试时这些接口的环境也许并不存在,但是我们测试业务流程时还是要覆盖到所有的,业界就提出了Mock这个概念,最开始在Java开发领域,后来在其他语言中都有引入。Mock是一种什么东西?其实感觉就是给你一个机会,一种模拟和控制外部/系统级别对象或者接口的方法,这样你大可在不必与真实环境交互的前提下就完成所有依赖外部环境的业务流程的覆盖测试。Mock Test在许多语言中都有支持,但是在C语言中,Mock的支持似乎少之又少,在Cgreen这个C Unit test framework中虽然支持Mock,但是其要求你的待测试的业务接口必须附加一个stub参数,这样具有"侵入性"的设计让我感觉很是别扭,而且对于外部接口,你更是无法改变其接口原型,那么能否有其他的方法呢?这里放出一种我的方案,也不甚完美。

C语言有其自身的特色,我这里利用的就是其在编译时的一些特色:先进行预编译,再进行编译和链接。我试着在两个阶段之间做一个trick,以达到我的目的-Mock。

一般我们这样编写一个业务模块:
/* biz.h */
#ifndef BIZ_H
#define BIZ_H

#include

int biz_operation(char *fname);
#endif

/* biz.c */
#include "biz.h"

int biz_operation(char *fname) {
        FILE *fp = NULL;

        fp = fopen(fname, "r");
        if (fp == NULL) {
                printf("fail to open fle!\n");
                return 1;
        } else {
                printf("succeed to open file!\n");
                return 0;
        }
}
这个业务模块有一个业务操作流程,试图只读方式打开一个文件。如果没有mock辅助,我们在测试时需要在环境下手工创建一个文件,这样才能返回"成功",否则一直就是"失败","成功"分支也就无法测试得到。

我们先建立我们的单元测试代码文件:
/* test.c */
#include "biz.h"

void test_biz_operation_return_succ() {
        int rv;
        rv = biz_operation("test-c-mock.txt");
        xx_assert(rv == 0);
}

int main() {
        … …
        /* 无论采用什么单元测试框架,都会有直接或者间接的类似如下调用:*/
        test_biz_operation_return_succ();
        … …
}
biz_operation依赖一个fopen的C标准库调用,我们如何去做一个fopen的mock接口呢?前面说过,我们要利用C的两阶段编译的特色来完成这个mock。我们增加一个mock.h和一个对应的mock.c,我们在这对文件中实现我们自己对fopen的控制。
/* mock.h */
#ifndef MOCK_H
#define MOCK_H

#include

FILE* mock_fopen(char *fname, char *option);
#endif

/* mock.c */
#include "mock.h"

FILE* mock_fopen(char *fname,  char *option) {
        return (FILE*)0×12345678; //在这里,你可以自由控制返回结果
}

如何将mock_fopen与fopen联系在一起呢?我们通过gcc提供的-D选项来做。我们形象化的说一下:
上述源文件的目录结构如下:
/export/home/mock_test
  - biz/
  - test/
我们在test目录下新建一个Makefile文件,用来自动完成test的编译。
## Makefile ##
BIZOBJDIR = /export/home/mock_test/biz
BIZOBJ = $(BIZOBJDIR)/mock_biz.o
BIZSRC = $(BIZOBJDIR)/biz.c

TESTSRC = test.c mock.c
TESTOBJ = test.o mock.o

MOCK_FLAG = -Dfopen=mock_fopen # 关键之处

all:
        gcc $(MOCK_FLAG) -c -o $(BIZOBJ) $(BIZSRC)
        gcc -c $(TESTSRC) -I$(BIZOBJDIR)
        gcc -o test $(TESTOBJ) $(BIZOBJ)

我们从理论上分析一下这种方法的可行性:我们先将biz.c编译成.o文件,MOCK_FLAG将biz.c中的fopen替换成了mock_fopen,这些都是预编译器的功劳;然后我们在test目录下,将test.c 和mock.c编译为对应的.o文件,这里无需使用MOCK_FLAG,否则会有compile error发生;最后一步进行链接:test.o中的biz_operation符号在mock_biz.o中被resolved,而mock_biz.o中的biz_operation在mock.o中被resolved。这样链接后,

fopen处实际上调用的是mock_fopen,也就是那个你可以自由控制的接口。如果在biz.c中还有其他系统调用,比如write, read等,我们都可以

将其mock加到mock.c中,比如称为mock_write和mock_read,然后更新MOCK_FLAG = -Dfopen=mock_fopen -Dwrite=mock_write -Dread=mock_read等。

以上结果已经在Solaris上GCC下测试通过了,目前这种想法还不成够熟,也只是在单个业务模块下做了些测试,下一步如果能做到整个工程的单元测试那就更好了。鉴于上面的情况,如果mock过多,对Makefile的维护任务将有很大加重,实现全工程的单元测试集中还需时日。

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