嵌入式代碼單元測試如何完成？

軟件開發(fā)中，每次需求的變更基本都需要改寫代碼，而代碼變更后就需要進行功能測試，當(dāng)然在功能測試之前需要代碼的單元測試，避免代碼改動后部分場景沒有驗證，最后出現(xiàn)各種問題。

通過測試框架快速完成代碼的單元測試，不僅可以覆蓋之前測試的場景，也能快速反應(yīng)問題在哪里

常用的C語言測試框架有：

Unity：一個小型的,開源的C語言測試框架，提供了用于測試的基本結(jié)構(gòu)和函數(shù)。簡單好用，常用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

CUnit：一個面向C語言測試的框架，使用簡單，支持自動化測試和手動測試。

Check：適用于C語言的單元測試框架，使用簡單，支持測試套件、測試用例的管理，便于維護測試組件。

Google Test：Google推出的C++測試框架，支持C語言，可以跨平臺，具有豐富的斷言庫和Mocks。

cmocka：適用于C語言的單元測試框架，支持內(nèi)存泄漏檢測，支持Mock函數(shù)和Stub函數(shù)等高級用法。

criterion：基于C語言的單元測試框架，支持參數(shù)化測試和測試用例依賴，具有良好的性能和易用性。

Unity示例

這里介紹Unity，其他的大家感興趣可以自行查閱，不同的單元測試框架適用于不同的開發(fā)需求和場景。開發(fā)人員可以按照自己的項目要求選擇最適合的框架。

Unity最小可以只用到幾個文件即可完成，把Unity源碼目錄下的unity.c、unity.h、unity_internals.h三個文件復(fù)制至我們的工程目錄下進行編譯即可，然后在測試文件代碼中包含unity.h

https://github.com/ThrowTheSwitch/Unity/releases

簡單的示例

完成功能函數(shù)的驗證

?

#include?
#include?"unity.h"


void?setUp()?{
????//?這里可以放置每個測試用例運行前的初始化代碼
}

void?tearDown()?{
????//?這里可以放置每個測試用例運行后的清理代碼
}

int?Add(int?a,?int?b)
{
????return?a?+?b;
}

void?test_AddFun(void)
{
????TEST_ASSERT_EQUAL_UINT(6,?Add(1,?5));
????TEST_ASSERT_EQUAL_UINT(4,?Add(-1,?5));
????TEST_ASSERT_EQUAL_UINT(-6,?Add(-1,?-5));
}


int?main()
{
????UNITY_BEGIN();??//?啟動測試

????RUN_TEST(test_AddFun);
????UNITY_END();??//?結(jié)束測試

????return?0;
}??

?

通過串口或終端打印內(nèi)容為：

?

C:	est/test.c:47PASS

-----------------------
1?Tests?0?Failures?0?Ignored
OK

?

其中，unity_internals.h文件中可以修改輸出終端，即UNITY_OUTPUT_CHAR宏的定義

?

/*-------------------------------------------------------
?*?Output?Method:?stdout?(DEFAULT)
?*-------------------------------------------------------*/
#ifndef?UNITY_OUTPUT_CHAR
??/*?Default?to?using?putchar,?which?is?defined?in?stdio.h?*/
??#include?
??#define?UNITY_OUTPUT_CHAR(a)?(void)putchar(a)
#else
??/*?If?defined?as?something?else,?make?sure?we?declare?it?here?so?it's?ready?for?use?*/
??#ifdef?UNITY_OUTPUT_CHAR_HEADER_DECLARATION
????extern?void?UNITY_OUTPUT_CHAR_HEADER_DECLARATION;
??#endif
#endif

?

其中自定義實現(xiàn)的C語言擴展庫（cot）的容器功能函數(shù)都已通過Unity添加了對應(yīng)的單元測試用例，鏈接：

?

https://gitee.com/const-zpc/cot

?

輕量級通用擴展庫

旨在打造一個C語言的通用擴展庫。

介紹

支持多種容器實現(xiàn)，包括通用隊列（包括不定長隊列）、棧、雙向鏈表和動態(tài)數(shù)組功能

雙向鏈表節(jié)點可動態(tài)創(chuàng)建（需要在初始化分配內(nèi)存）或靜態(tài)添加 動態(tài)數(shù)組在初始化分配的內(nèi)存中最大限度地使用，支持隨機訪問（連續(xù)地址）

支持定義序列化/反序列化的結(jié)構(gòu)體功能

使用到了Boost庫中的PP庫功能宏語法；確保兩邊都需要保持頭文件結(jié)構(gòu)體定義一致

移植了部分 C++ Boost庫中的PP庫功能

通過宏語法實現(xiàn)復(fù)雜的宏語言，靈活進行使用，在編譯的時候生成自己期望的代碼

軟件架構(gòu)

目錄說明

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├─cot
│  ├─include
│  │  ├─container     // 容器實現(xiàn)頭文件
│  │  ├─preprocessor  // 移植Boost庫中的PP庫頭文件
│  │  └─serialize     // 序列化/反序列化實現(xiàn)頭文件
│  └─src
│      ├─container    // 容器實現(xiàn)源文件
│      └─serialize    // 序列化/反序列化實現(xiàn)源文件
├─test
│  ├─container        // 容器實現(xiàn)測試代碼
│  └─serialize        // 序列化/反序列化測試代碼
└─unity               // 單元測試框架代碼

?

使用說明

容器類功能使用說明

雙向鏈表使用方式demo

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int main()
{
    cotList_t list;
    cotListItem_t nodeBuf[10];
    cotList_Init(&list, nodeBuf, 10);

    int data1 = 10;
    int data2 = 20;
    int data3 = 30;

    // 頭部增加元素
    cotList_PushFront(&list, &data1);

    // 尾部增加元素
    cotList_PushBack(&list, &data2);

    // 插入元素
    cotList_Insert(&list, cotList_End(&list), &data3);

    // 使用迭代器遍歷所有元素
    for_list_each(item, list)
    {
        printf(" = %d
", *item_ptr(int, item));
    }

    // 移除指定元素
    cotList_Remove(&list, &data3);

    // 根據(jù)添加移除元素
    cotList_RemoveIf(&list, OnRemoveCondition);

    cotList_t list2;
    cotListItem_t nodeBuf2[3];
    cotList_Init(&list2, nodeBuf2, 3);

    // 鏈表內(nèi)存交換
    cotList_Swap(&list1, &list2);

    return 0;
}

?

動態(tài)數(shù)組使用方式demo

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int main()
{
    uint8_t buf[20];
    cotVector_t vector;

    cotVector_Init(&vector, buf, sizeof(buf), sizeof(uint32_t));

    // 在尾部追加元素
    uint32_t data = 42;
    cotVector_Push(&vector, &data);
    data = 56;
    cotVector_Push(&vector, &data);
    data = 984;
    cotVector_Push(&vector, &data);

    // 插入元素
    uint32_t arrdata[2] = {125, 656};
    cotVector_InsertN(&vector, 2, &arrdata, 2);

    // 刪除兩個元素
    cotVector_RemoveN(&vector, 1, 2);

    // 根據(jù)添加刪除元素
    cotVector_RemoveIf(&vector, OnVectorRemoveCondition);

    // 打印數(shù)組中的數(shù)據(jù)內(nèi)容
    for (int i = 0; i < cotVector_Size(&vector); i++)
    {
        printf("%02x ", cotVector_Data(&vector)[i]);
    }

    return 0;
}

?

雙向隊列（定長FIFO）使用方式demo

?

int main()
{
    uint8_t buf[10];
    cotQueue_t queue;

    cotQueue_Init(&queue, buf, sizeof(buf), sizeof(int));

    // 在尾部追加元素
    int data = 42;
    cotQueue_Push(&queue, &data, sizeof(data));
    data = 895;
    cotQueue_Push(&queue, &data, sizeof(data));

    // 訪問元素
    int *pData = (int *)cotQueue_Front(&queue);
    printf("val = %d 
", *pData);

    // 彈出首個元素
    cotQueue_Pop(&queue);

    return 0;
}

?

隊列（不定長FIFO）使用方式demo

?

int main()
{
    uint8_t buf[10];
    cotIndQueue_t queue;

    cotIndQueue_Init(&queue, buf, sizeof(buf));

    // 在尾部追加元素
    char data = 42;
    cotIndQueue_Push(&queue, &data, sizeof(data));
    int data1 = 80;
    cotIndQueue_Push(&queue, &data, sizeof(data1));
    long data2 = -400;
    cotIndQueue_Push(&queue, &data, sizeof(data2));

    // 訪問元素
    size_t length;
    int *pData = (int *)cotIndQueue_Front(&queue, &length);

    printf("val = %d 
", *pData, length);

    // 彈出首個元素
    cotIndQueue_Pop(&queue);

    return 0;
}

?

單向棧使用方式demo

?

int main()
{
    uint8_t buf[10];
    cotStack_t stack;

    cotStack_Init(&stack, buf, sizeof(buf), sizeof(int));

    // 在頂部追加元素
    int data = 42;
    cotStack_Push(&stack, &data, sizeof(data));
    data = 895;
    cotQueue_Push(&stack, &data, sizeof(data));

    // 訪問元素
    int *pData = (int *)cotStack_Top(&stack);
    printf("val = %d 
", *pData);

    // 彈出頂部元素
    cotStack_Pop(&stack);

    return 0;
}

?

序列化/反序列化功能使用說明

可以定義一個公共頭文件

?

#ifndef STRUCT_H
#define STRUCT_H

#include "serialize/serialize.h"

COT_DEFINE_STRUCT_TYPE(test_t,
    ((UINT16_T)     (val1)      (2))
    ((INT32_T)      (val2)      (1)) 
    ((UINT8_T)      (val3)      (1))
    ((INT16_T)      (val4)      (1))
    ((DOUBLE_T)     (val5)      (1)) 
    ((INT16_T)      (val6)      (1))
    ((STRING_T)     (szName)    (100))
    ((DOUBLE_T)     (val7)      (1)) 
    ((FLOAT_T)      (val8)      (1))
    ((STRING_T)     (szName1)   (100))
)

#endif // STRUCT_H

?

各個模塊引用頭文件使用

?

#include "struct.h"

int main()
{
    uint8_t buf[100];

    // 序列化使用demo
    COT_DEFINE_STRUCT_VARIABLE(test_t, test);

    test.val1[0] = 5;
    test.val1[1] = 89;
    test.val2 = -9;
    test.val3 = 60;
    test.val4 = -999;
    test.val5 = 5.6;
    test.val6 = 200;
    test.val7 = -990.35145;
    test.val8 = -80.699;
    sprintf(test.szName, "test56sgdgdfgdfgdf");
    sprintf(test.szName1, "sdfsdf");

    int length = test.Serialize(buf, &test);

    printf("Serialize: 
");

    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        printf("%02x %s", buf[i], (i + 1) % 16 == 0 ? "
" : "");
    }

    printf("
");


    // 反序列化使用demo
    test_t test2;           // COT_DEFINE_STRUCT_VARIABLE(test_t, test2);
    COT_INIT_STRUCT_VARIABLE(test_t, test2);

    test2.Parse(&test2, buf);

    printf("val = %d
", test2.val1[0]);
    printf("val = %d
", test2.val1[1]);
    printf("val = %d
", test2.val2);
    printf("val = %d
", test2.val3);
    printf("val = %d
", test2.val4);
    printf("val = %lf
", test2.val5);
    printf("val = %d
", test2.val6);
    printf("name = %s
", test2.szName);
    printf("val = %lf
", test2.val7);
    printf("val = %f
", test2.val8);
    printf("name = %s
", test2.szName1);

    return 0;
}

?

　　審核編輯：湯梓紅