嵌入式開發下的單元測試問題--框架解析

HitTwice發表於2018-06-22

  1.單元測試的必要性

  單元測試是軟體開發的重要一環,尤其對嵌入式開發。因為嵌入式開發受限於開發環境、除錯工具等因素,不能和純PC軟體開發一樣使用很多先進的工具。這就需要開發者在開發過程中,進行更細的模組劃分,更明確的介面,更詳盡的測試。

  傳統的開發先出設計方案,然後跟著寫出程式碼,最後在做測試---常被叫做bug除錯,所以在程式碼“寫完”之後,還有一半左右的開發量。人都會犯錯,在設計和編碼中也會犯錯,如果後期除錯程式設計去解決設計和編碼中引入的錯誤,那麼可能已經過了幾天幾周幾個月,反饋如此只晚,已經不能從錯誤中吸取經驗了,下次還會犯同樣的錯誤。此外根據軟體工程理論,1個bug越是在後期越是花費巨大的成本去修復,並且隨著系統複雜度的增長,在一個大的系統中去查詢某一個細節具體的問題,相比於在小的模組中去查詢問題會花費多倍的時間成本。

  2.單元測試框架解剖

  一般地單元測試需要實現以下幾個基本功能:

  1. assert

  各種assert,比如AssertTrue、比如AssertFail、AssertStrEquals、AssertIntEquals......

  條條大路通羅馬,這些Assert有各種功能,其實就是包裝了斷言的函式。比如AssertStrEquals(str, "open"),進行str和字串“open”的比較,如果不相同則會報錯。

  根據框架的結構,在assert失敗時候,有的進行長跳轉longjmp,有的對類似failCount的全域性的變數進行加1並記錄錯誤位置。

  2. 錯誤位置記錄

  得益於C語言的LINE、FILE宏,這是2個ANSI C標誌支援的內建宏定義,可以得到當前的的行數和檔名。 在斷言失敗的地方,記錄檔名和行號,以供使用者查詢錯誤的位置。

  3. 測試case管理

  這是測試框架區別於自己寫的assert測試函式最根本的地方。 測試框架為了提高函式利用率,減少重複,方便測試例程彙總等,都會進行各種封裝。比如以下幾條。

  1)setup和teardown

  大部分的測試框架都提供這兩個函式,主要是因為有些測試case,有大量重複的程式碼,比如準備輸入資料,測試完畢後清理現場等通用的功能。

  2)測試例子彙總

  有的叫做TestSuit,有的叫做TestFixtures。把一類相似功能的測試case進行彙總,方便更高層次的呼叫,也方便使用者管理測試例程。

  3)測試的呼叫

  多個測試例程彙總後,構成一個陣列(表格),啟動執行,一般由xxxRun函式負責。

  在嵌入式c中,一般都有一個函式指標來操作,這也是為什麼所有的測試case的函式名稱都使用相同的宣告,test_case需要和呼叫該測試的指標同型別。

  4. 測試的執行

  測試的執行本質就是函式的長跳轉。可以看做在父函式中呼叫子函式,這個子函式如果是測試例程的話,子函式就會包含assert相關的語句,而assert語句在出錯後,會記錄錯位位置和錯誤訊息,然後進行長跳轉(longjmp),longjmp和setjmp(buf)成對出現,返回到呼叫的位置,然後進行下一個測試case。

  for (i = 0 ; i < testSuite->count ; ++i)

      {

          Test* testCase = testSuite->list[i];

          TestRun(testCase);

          if (testCase->failed) {

          testSuite->failCount += 1; 

          }

      }

  3. 測試框架的本質

  1)為了更好的組織測試,提供的測試組的批次處理功能,一般由for迴圈遍歷一個table陣列實現;

  2)為了減少重複進行測公用函式提取,比如準備測試環境和清理現場;

  3)測試需要的各種斷言;

  4)斷言失敗後的跳轉、記錄錯誤位置-FILE-, -LINE-宏的使用;

  5)測試case執行的監控和結果的彙總。

  綜上,如果你實現了上面的幾個功能,那麼也就自己完成了一個測試框架。

  其實測試框架是一個很簡單的事情,如今測試框架有很多,像VS這樣的IDE已經整合了單體測試,所以對於一個開發者怎麼規劃測試才是測試工作的第一要務。

  如何恰當的寫測試用例,既不延誤開發又不會造成工程臃腫,還能儘可能的覆蓋測試範圍,這才是測試中最花費功夫的地方。

  本文作者:啊哈彭

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