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[#]: subject: "Perform unit tests using GoogleTest and CTest"
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[#]: via: "https://opensource.com/article/22/1/unit-testing-googletest-ctest"
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[#]: author: "Stephan Avenwedde https://opensource.com/users/hansic99"
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[#]: collector: "lujun9972"
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[#]: translator: "toknow-gh"
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[#]: reviewer: "wxy"
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[#]: publisher: "wxy"
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[#]: url: "https://linux.cn/article-16055-1.html"
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使用 GoogleTest 和 CTest 进行单元测试
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> 进行单元测试可以提高代码质量，并且它不会打断你的工作流。
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![][0]
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本文是 [使用 CMake 和 VSCodium 设置一个构建系统][2] 的后续文章。
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在上一篇文章中我介绍了基于 [VSCodium][3] 和 [CMake][4] 配置构建系统。本文我将介绍如何通过 [GoogleTest][5] 和 [CTest][6] 将单元测试集成到这个构建系统中。
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首先克隆 [这个仓库][7]，用 VSCodium 打开，切换到 `devops_2` 标签。你可以通过点击 `main` 分支符号（红框处），然后选择 `devops_2` 标签（黄框处）来进行切换：
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![VSCodium tag][8]
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或者你可以通过命令行来切换：
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```
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$ git checkout tags/devops_2
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```
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### GoogleTest
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GoogleTest 是一个平台无关的开源 C++ 测试框架。单元测试是用来验证单个逻辑单元的行为的。尽管 GoogleTest 并不是专门用于单元测试的，我将用它对 `Generator` 库进行单元测试。
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在 GoogleTest 中，测试用例是通过断言宏来定义的。断言可能产生以下结果：
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* _成功_: 测试通过。
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* _非致命失败_: 测试失败，但测试继续。
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* _致命失败_: 测试失败，且测试终止。
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致命断言和非致命断言通过不同的宏来区分：
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* `ASSERT_*`： 致命断言，失败时终止。
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* `EXPECT_*`： 非致命断言，失败时不终止。
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谷歌推荐使用 `EXPECT_*` 宏，因为当测试中包含多个的断言时，它允许继续执行。断言有两个参数：第一个参数是测试分组的名称，第二个参数是测试自己的名称。`Generator` 只定义了 `generate(...)` 函数，所以本文中所有的测试都属于同一个测试组：`GeneratorTest`。
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针对 `generate(...)` 函数的测试可以从 [GeneratorTest.cpp][9] 中找到。
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#### 引用一致性检查
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[generate(...)][10] 函数有一个 [std::stringstream][11] 的引用作为输入参数，并且它也将这个引用作为返回值。第一个测试就是检查输入的引用和返回的引用是否一致。
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```
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TEST(GeneratorTest, ReferenceCheck){
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const int NumberOfElements = 10;
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std::stringstream buffer;
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EXPECT_EQ(
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std::addressof(buffer),
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std::addressof(Generator::generate(buffer, NumberOfElements))
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);
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}
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```
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在这个测试中我使用 [std::addressof][12] 来获取对象的地址，并用 `EXPECT_EQ` 来比较输入对象和返回对象是否是同一个。
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#### 检查元素个数
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本测试检查作为输入的 `std::stringstream` 引用中的元素个数与输入参数中指定的个数是否相同。
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```
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TEST(GeneratorTest, NumberOfElements){
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const int NumberOfElements = 50;
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int nCalcNoElements = 0;
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std::stringstream buffer;
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Generator::generate(buffer, NumberOfElements);
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std::string s_no;
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while(std::getline(buffer, s_no, ' ')) {
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nCalcNoElements++;
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}
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EXPECT_EQ(nCalcNoElements, NumberOfElements);
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}
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```
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#### 乱序重排
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本测试检查随机化引擎是否工作正常。如果连续调用两次 `generate` 函数，应该得到的是两个不同的结果。
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```
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TEST(GeneratorTest, Shuffle){
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const int NumberOfElements = 50;
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std::stringstream buffer_A;
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std::stringstream buffer_B;
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Generator::generate(buffer_A, NumberOfElements);
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Generator::generate(buffer_B, NumberOfElements);
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EXPECT_NE(buffer_A.str(), buffer_B.str());
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}
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```
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#### 求和校验
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与前面的测试相比，这是一个大体量的测试。它检查 1 到 n 的数值序列的和与乱序重排后的序列的和是否相等。 `generate(...)` 函数应该生成一个 1 到 n 的乱序的序列，这个序列的和应当是不变的。
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```
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TEST(GeneratorTest, CheckSum){
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const int NumberOfElements = 50;
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int nChecksum_in = 0;
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int nChecksum_out = 0;
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std::vector<int> vNumbersRef(NumberOfElements); // Input vector
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std::iota(vNumbersRef.begin(), vNumbersRef.end(), 1); // Populate vector
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// Calculate reference checksum
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for(const int n : vNumbersRef){
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nChecksum_in += n;
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}
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std::stringstream buffer;
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Generator::generate(buffer, NumberOfElements);
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std::vector<int> vNumbersGen; // Output vector
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std::string s_no;
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// Read the buffer back back to the output vector
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while(std::getline(buffer, s_no, ' ')) {
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vNumbersGen.push_back(std::stoi(s_no));
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}
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// Calculate output checksum
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for(const int n : vNumbersGen){
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nChecksum_out += n;
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}
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EXPECT_EQ(nChecksum_in, nChecksum_out);
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}
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```
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你可以像对一般 C++ 程序一样调试这些测试。
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### CTest
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除了嵌入到代码中的测试之外，[CTest][6] 提供了可执行程序的测试方式。简而言之就是通过给可执行程序传入特定的参数，然后用 [正则表达式][13] 对它的输出进行匹配检查。通过这种方式可以很容易检查程序对于不正确的命令行参数的反应。这些测试定义在顶层的 [CMakeLists.txt][14] 文件中。下面我详细介绍 3 个测试用例：
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#### 参数正常
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如果输入参数是一个正整数，程序应该输出应该是一个数列：
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```
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add_test(NAME RegularUsage COMMAND Producer 10)
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set_tests_properties(RegularUsage
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PROPERTIES PASS_REGULAR_EXPRESSION "^[0-9 ]+"
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)
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```
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#### 没有提供参数
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如果没有传入参数，程序应该立即退出并提示错误原因：
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```
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add_test(NAME NoArg COMMAND Producer)
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set_tests_properties(NoArg
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PROPERTIES PASS_REGULAR_EXPRESSION "^Enter the number of elements as argument"
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)
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```
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#### 参数错误
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当传入的参数不是整数时，程序应该退出并报错。比如给 `Producer` 传入参数 `ABC`：
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```
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add_test(NAME WrongArg COMMAND Producer ABC)
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set_tests_properties(WrongArg
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PROPERTIES PASS_REGULAR_EXPRESSION "^Error: Cannot parse"
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)
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```
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#### 执行测试
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可以使用 `ctest -R Usage -VV` 命令来执行测试。这里给 `ctest` 的命令行参数：
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* `-R <测试名称>` : 执行单个测试
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* `-VV`：打印详细输出
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测试执行结果如下：
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```
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$ ctest -R Usage -VV
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UpdatecTest Configuration from :/home/stephan/Documents/cpp_testing sample/build/DartConfiguration.tcl
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UpdateCTestConfiguration from :/home/stephan/Documents/cpp_testing sample/build/DartConfiguration.tcl
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Test project /home/stephan/Documents/cpp_testing sample/build
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Constructing a list of tests
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Done constructing a list of tests
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Updating test list for fixtures
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Added 0 tests to meet fixture requirements
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Checking test dependency graph...
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Checking test dependency graph end
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```
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在这里我执行了名为 `Usage` 的测试。
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它以无参数的方式调用 `Producer`：
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```
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test 3
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Start 3: Usage
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3: Test command: /home/stephan/Documents/cpp testing sample/build/Producer
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```
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输出不匹配 `[^[0-9]+]` 的正则模式，测试未通过。
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```
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3: Enter the number of elements as argument
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1/1 test #3. Usage ................
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Failed Required regular expression not found.
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Regex=[^[0-9]+]
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0.00 sec round.
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0% tests passed, 1 tests failed out of 1
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Total Test time (real) =
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0.00 sec
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The following tests FAILED:
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3 - Usage (Failed)
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Errors while running CTest
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$
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```
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如果想要执行所有测试（包括那些用 GoogleTest 生成的），切换到 `build` 目录中，然后运行 `ctest` 即可：
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![CTest run][15]
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在 VSCodium 中可以通过点击信息栏的黄框处来调用 CTest。如果所有测试都通过了，你会看到如下输出：
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![VSCodium][16]
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### 使用 Git 钩子进行自动化测试
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目前为止，运行测试是开发者需要额外执行的步骤，那些不能通过测试的代码仍然可能被提交和推送到代码仓库中。利用 [Git 钩子][17] 可以自动执行测试，从而防止有瑕疵的代码被提交。
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切换到 `.git/hooks` 目录，创建 `pre-commit` 文件，复制粘贴下面的代码：
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```
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#!/usr/bin/sh
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(cd build; ctest --output-on-failure -j6)
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```
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然后，给文件增加可执行权限：
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```
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$ chmod +x pre-commit
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```
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这个脚本会在提交之前调用 CTest 进行测试。如果有测试未通过，提交过程就会被终止：
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![Commit failed][18]
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只有所有测试都通过了，提交过程才会完成：
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![Commit succeeded][19]
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这个机制也有一个漏洞：可以通过 `git commit --no-verify` 命令绕过测试。解决办法是配置构建服务器，这能保证只有正常工作的代码才能被提交，但这又是另一个话题了。
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### 总结
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本文提到的技术实施简单，并且能够帮你快速发现代码中的问题。做单元测试可以提高代码质量，同时也不会打断你的工作流。GoogleTest 框架提供了丰富的特性以应对各种测试场景，文中我所提到的只是一小部分而已。如果你想进一步了解 GoogleTest，我推荐你阅读 [GoogleTest Primer][20]。
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*（题图：MJ/f212ce43-b60b-4005-b70d-8384f2ba5860）*
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via: https://opensource.com/article/22/1/unit-testing-googletest-ctest
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作者：[Stephan Avenwedde][a]
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选题：[lujun9972][b]
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译者：[toknow-gh](https://github.com/toknow-gh)
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校对：[wxy](https://github.com/wxy)
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本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
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[a]: https://opensource.com/users/hansic99
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[b]: https://github.com/lujun9972
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[1]: https://opensource.com/sites/default/files/styles/image-full-size/public/lead-images/todo_checklist_team_metrics_report.png?itok=oB5uQbzf (Team checklist and to dos)
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||
[2]: https://linux.cn/article-14249-1.html
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||
[3]: https://vscodium.com/
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||
[4]: https://cmake.org/
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[5]: https://github.com/google/googletest
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[6]: https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/ctest.1.html
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||
[7]: https://github.com/hANSIc99/cpp_testing_sample
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||
[8]: https://opensource.com/sites/default/files/cpp_unit_test_vscodium_tag.png (VSCodium tag)
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||
[9]: https://github.com/hANSIc99/cpp_testing_sample/blob/main/Generator/GeneratorTest.cpp
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[10]: https://github.com/hANSIc99/cpp_testing_sample/blob/main/Generator/Generator.cpp
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[11]: https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_stringstream
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||
[12]: https://en.cppreference.com/w/cpp/memory/addressof
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||
[13]: https://en.wikipedia.org/wiki/Regular_expression
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||
[14]: https://github.com/hANSIc99/cpp_testing_sample/blob/main/CMakeLists.txt
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||
[15]: https://opensource.com/sites/default/files/cpp_unit_test_ctest_run.png (CTest run)
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[16]: https://opensource.com/sites/default/files/cpp_unit_test_ctest_vscodium.png (VSCodium)
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||
[17]: https://git-scm.com/book/en/v2/Customizing-Git-Git-Hooks
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||
[18]: https://opensource.com/sites/default/files/cpp_unit_test_git_hook_commit_failed.png (Commit failed)
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||
[19]: https://opensource.com/sites/default/files/cpp_unit_test_git_hook_commit_succeeded.png (Commit succeeded)
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[20]: https://google.github.io/googletest/primer.html
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[0]: https://img.linux.net.cn/data/attachment/album/202308/02/111508h0848o0oi03nih3p.jpg |