C++单元测试gtest技术

本文内容主要涵盖了 Google Test 的基础概念、常用断言、测试夹具、参数化测试、异常测试、死亡测试、覆盖率分析等核心知识点，适用于 C++ 工程师岗位的面试准备。掌握这些内容有助于在实际开发中高效地编写高质量的单元测试。

#include <iostream>
#include <gtest/gtest.h>// 定义一个测试夹具类
class MyFixture : public testing::Test
{
protected:// 在所有测试用例执行前设置void SetUp() override {// 初始化代码，比如创建对象、打开文件等}// 在所有测试用例执行后清理void TearDown() override {// 清理代码，比如释放资源、关闭文件等}// 可以在这里声明一些公共的成员变量或方法，供所有测试用例使用
};// 使用 TEST_F 宏和自定义的测试夹具类来定义测试用例
TEST_F(MyFixture, MyFirstTest)
{// 第一个测试用例的代码EXPECT_TRUE(true);
}TEST_F(MyFixture, MySecondTest)
{// 第二个测试用例的代码EXPECT_EQ(1, 1);
}int main(int argc, char argv)
{::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);return RUN_ALL_TESTS();
}

断言宏
（1）ASSERT_TRUE(condition)： 检查条件是否为真。如果条件为假，则终止当前函数并报告失败。

（2）ASSERT_FALSE(condition)： 检查条件是否为假。如果条件为真，则终止当前函数并报告失败。

（3）EXPECT_TRUE(condition)： 检查条件是否为真。如果条件为假，则报告失败但继续执行后续的断言。

（4）EXPECT_FALSE(condition)： 检查条件是否为假。如果条件为真，则报告失败但继续执行后续的断言。

（5）ASSERT_EQ(expected, actual)： 检查预期值（expected）和实际值（actual）是否相等。如果不相等，则终止当前函数并报告失败。

（6）EXPECT_EQ(expected, actual)： 检查预期值（expected）和实际值（actual）是否相等。如果不相等，则报告失败但继续执行后续的断言。

（7）ASSERT_NE(val1, val2)： 检查两个值（val1 和 val2）是否不相等。如果相等，则终止当前函数并报告失败。

（8）EXPECT_NE(val1, val2)： 检查两个值（val1 和 val2）是否不相等。如果相等，则报告失败但继续执行后续的断言。

以下是关于 Google Test（gtest） 的常见面试题及参考答案，适用于 C++ 工程师岗位的准备：

---

8.0.1. Google Test 是什么？它的主要作用是什么？

• Google Test 是 Google 开发的一个 C++ 单元测试框架，用于编写和运行 C++ 程序的自动化测试。
• 主要作用包括：
  • 验证函数逻辑是否正确
  • 提高代码质量与可维护性
  • 支持 TDD（测试驱动开发）
  • 支持异常处理、死亡测试等高级功能

---

8.0.2. 如何编写一个基本的 Google Test 测试用例？

#include <gtest/gtest.h>// 测试用例类
class MyTest : public ::testing::Test {
protected:void SetUp() override {// 初始化代码}void TearDown() override {// 清理代码}
};// 测试用例
TEST_F(MyTest, TestCaseName) {EXPECT_EQ(1 + 1, 2);ASSERT_TRUE(true);
}

• SetUp()：每个测试用例执行前调用
• TearDown()：每个测试用例执行后调用
• TEST_F：带夹具的测试宏，适合多个测试共享初始化资源

---

8.0.3. Google Test 中有哪些常用的断言宏？它们的区别是什么？

断言宏	类型	行为
EXPECT_EQ(a, b)	检查相等	条件失败时输出信息并继续执行
ASSERT_EQ(a, b)	检查相等	条件失败时立即终止当前函数
EXPECT_TRUE(condition)	检查真值	条件失败时不中断执行
ASSERT_FALSE(condition)	检查假值	条件失败时中断执行
EXPECT_NEAR(a, b, abs_error)	浮点数近似比较	判断两个浮点数在误差范围内是否相等
EXPECT_THROW(statement, exception_type)	异常测试	检查是否抛出指定类型的异常
EXPECT_EXIT / EXPECT_DEATH	死亡测试	检查程序是否按预期退出或崩溃

---

8.0.4. TEST 和 TEST_F 的区别是什么？

特性	TEST	TEST_F
是否使用夹具	否	是
是否支持共享初始化/清理代码	否	是
适用场景	简单独立测试	多个测试共享资源

示例：

// 使用 TEST
TEST(SimpleTest, Addition) {EXPECT_EQ(1 + 1, 2);
}// 使用 TEST_F
class MathTest : public ::testing::Test {
public:int value;void SetUp() override { value = 10; }
};TEST_F(MathTest, AddTest) {EXPECT_EQ(value + 5, 15);
}

---

8.0.5. 如何运行所有测试用例？

./your_test_executable

也可以通过命令行参数控制运行方式：

./your_test_executable --gtest_filter=MyTest.*  # 运行特定测试套件
./your_test_executable --gtest_list_tests        # 只列出所有测试名称

---

8.0.6. 如何实现测试夹具（Test Fixture）？

继承 testing::Test 并重写 SetUp() 和 TearDown() 方法：

class ListTest : public ::testing::Test {
protected:std::list<int> myList;void SetUp() override {myList.push_back(1);myList.push_back(2);}void TearDown() override {myList.clear();}
};TEST_F(ListTest, SizeIsCorrect) {EXPECT_EQ(myList.size(), 2);
}

---

8.0.7. 如何测试异常？

使用 EXPECT_THROW 或 ASSERT_THROW：

TEST(ExceptionTest, ThrowsOnInvalidInput) {EXPECT_THROW(throw std::invalid_argument("error"), std::invalid_argument);
}

---

8.0.8. 如何进行死亡测试（Death Test）？

用于验证某个操作是否会引发程序崩溃或调用 exit()。

TEST(DeathTest, DiesIfNull) {EXPECT_DEATH(function(nullptr), "Assertion.*failed");
}

• EXPECT_DEATH：子进程崩溃且匹配正则表达式即通过测试
• EXPECT_EXIT：可以检查退出码

---

8.0.9. 如何组织多个测试文件？

• 每个源文件包含多个 TEST 或 TEST_F
• 所有测试自动注册到 Google Test 框架中
• 在主函数中统一运行所有测试：

int main(int argc, char* argv[]) {::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);return RUN_ALL_TESTS();
}

---

8.0.10. Google Test 如何支持参数化测试？

使用 INSTANTIATE_TEST_SUITE_P 结合 TEST_P 定义多组输入数据的测试：

class ParamTest : public ::testing::TestWithParam<int> {};TEST_P(ParamTest, IsEven) {int value = GetParam();EXPECT_EQ(value % 2, 0);
}INSTANTIATE_TEST_SUITE_P(EvenNumbers, ParamTest, testing::Values(2, 4, 6, 8));

---

8.0.11. 如何判断两个浮点数是否“相等”？

使用 EXPECT_FLOAT_EQ 或 EXPECT_NEAR：

EXPECT_FLOAT_EQ(0.1 + 0.2, 0.3);     // 浮点精度内相等
EXPECT_NEAR(0.1 + 0.2, 0.3, 1e-6);   // 允许一定误差

---

8.0.12. 如何跳过某些测试？

使用 DISABLED_ 前缀：

TEST(SmokeTest, DISABLED_SlowTest) {// 被禁用的测试
}

运行时可通过过滤器启用：

./your_test_executable --gtest_also_run_disabled_tests

---

8.0.13. Google Test 支持哪些测试类型？

类型	描述
单元测试	对单个函数或类的行为进行测试
集成测试	多个模块协同工作的测试
参数化测试	对同一逻辑使用不同输入进行测试
死亡测试	验证程序是否因非法操作而终止
性能测试	可结合其他工具评估性能
异常测试	检查是否抛出期望的异常

---

8.0.14. 如何生成测试覆盖率报告？

结合 [gcov](file://e:\rep\diary\C\StlDemo.cpp.gcov) 和 lcov 工具链：

1. 编译时加入覆盖率选项：

   g++ -std=c++17 -lgtest -lgcov -fprofile-arcs -ftest-coverage test.cpp
   

2. 运行测试：

   ./a.out
   

3. 生成覆盖率报告：

   lcov --capture --directory . --output-file coverage.info
   genhtml coverage.info --output-directory out
   

---

8.0.15. Google Test 的优势有哪些？

优势	描述
易用性	语法简洁，易于集成到项目中
可扩展性强	支持自定义断言、事件监听器
社区支持	Google 维护，广泛使用于工业界
跨平台	支持 Linux、Windows、macOS 等
支持多种测试风格	包括 TDD、BDD、参数化测试等

---

8.0.16. 如何模拟依赖项？是否必须使用 gmock？

• gmock 是 Google 提供的 mocking 框架，通常与 gtest 配合使用。
• 如果只是简单打桩（Stub），可以在测试中手动实现接口模拟。

示例（不使用 gmock）：

class MockDatabase {
public:virtual bool connect() { return true; }
};TEST(MockTest, ConnectSuccess) {MockDatabase db;EXPECT_TRUE(db.connect());
}

若需更复杂的模拟行为（如调用次数、参数匹配），推荐使用 gmock。

---

8.0.17. 如何组织测试结构？

建议采用以下结构：

tests/
├── unit/
│   ├── math_test.cpp
│   └── string_utils_test.cpp
├── integration/
│   └── network_integration_test.cpp
└── parameterized/└── list_test.cpp

• 每个 .cpp 文件对应一组相关测试
• 使用 CMakeLists.txt 构建测试工程
• 使用 gtest_main 库简化入口函数

---

8.0.18. 如何调试失败的测试？

• 添加 --gtest_break_on_failure 参数，在断言失败时暂停：

  ./your_test_executable --gtest_break_on_failure
  

• 使用 --gtest_catch_exceptions=0 让异常直接抛出，便于调试器捕获

---

8.0.19. 如何将测试结果输出为 XML 报告？

./your_test_executable --gtest_output="xml:report.xml"

• 该 XML 格式可用于 CI 系统解析测试结果
• Jenkins、GitLab CI 等均支持此格式

---

8.0.20. 如何提升单元测试的质量？

• 覆盖关键路径：确保边界条件、错误分支都被覆盖
• 隔离依赖：使用 mock/fake 替代数据库、网络等外部系统
• 保持原子性：每个测试只验证一个行为
• 命名清晰：测试名应描述被测行为
• 避免副作用：测试之间不应相互影响

---