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嵌入式需要單元測試嗎?

工程師 ? 來源:嵌入式大雜燴 ? 作者:嵌入式大雜燴 ? 2020-10-23 16:08 ? 次閱讀

前言

嵌入式行業(yè)摸爬滾打這幾年,遇見有規(guī)范單元測試的項目寥寥無幾。歸根到底,無非是公司希望快速迭代出產(chǎn)品,有問題等客戶反饋再說。當然,也有人認為是嵌入式行業(yè)都是小而美的產(chǎn)品居多,沒有到一定量級之前,玩不起單元測試這種配置。正如做個蛋炒飯,并不需要安排主廚、二廚一般。

不過出于對代碼穩(wěn)定性的追求,我認為還是應該著手了解一下單元測試的。畢竟,這是有效提高代碼說服力的方式之一。

相信沒有真正體驗過單元測試好處的讀者一看到“單元測試”這幾個字,可能會出現(xiàn)以下兩種反應之一:

由于沒有單元測試的經(jīng)驗,因此對采用這一方法去保證軟件質量很好奇,也迫切地想要了解這一方法在項目中的實施

曾經(jīng)使用單元測試但效果不好,因為在嵌入式行業(yè),時常要跟硬件打交道,單元測試很難檢測硬件問題,所以往往一看到“單元測試”這幾個字的反應就是“沒用”

如果讀者是第一種反應那很好,本文就是科普單元測試的基本要點。如果讀者是第二種反應,那可能是對單元測試存在偏見,本系列文章也會介紹mock測試、錯誤注入等方式,使單元測試也能合理使用于嵌入式行業(yè)。

01

單元測試真的“無用”?

造成“單元測試無用論”的第一個原因是,運用這一方法的時機不恰當。不少項目在一開始真正關心質量的人很少,更談不上采用一整套的方法論去保證質量了。產(chǎn)品在開發(fā)出來后發(fā)現(xiàn)到處存在問題,只會拆西墻補東墻根本就不能阻止問題一而再,再而三地出現(xiàn)。于是,開始想起單元測試。一聲令下,整個項目開始做單元測試。單元測試以模塊為單位,需要先把項目拆分出來。如果你的項目代碼整體耦合程度較高的話,單元測試根本無從說起,拆分的工作會讓你痛苦不已。

單元測試是一項耗時的工作,但管理者卻往往希望在短期內看到效果。或者單元測試還沒做到位管理層就等不及了,催你馬上開始下一步的開發(fā),結果只能是前功盡棄。正確的做法是:在項目的開始之初就引入單元測試。對于以前沒有部署單元測試的項目,先只對新增加的、相對獨立的模塊做單元測試、并逐漸覆蓋老代碼。

第二個導致“單元測試無用論”的原因是,方法沒有運用到位。要保證單元測試的有效性一定要引入另一個概念--代碼覆蓋。關于代碼覆蓋,我以后會另外再寫一篇文章介紹。只有將單元測試和代碼覆蓋結合在一起,綜合使用才能保證單元測試的效果。

02

最原始的“單元測試”

這里給讀者展示一下,不使用任何單元測試框架時,是怎么做單元測試的。

下面簡單以linux內核鏈表為例:

struct list_head { struct list_head *next, *prev;};/*定義一個結構體,只含有表示前驅和后繼的指針,它就是我們的主角了*/#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }/*靜態(tài)初始化*/#define LIST_HEAD(name) \ struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)/*動態(tài)初始化*/static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list){ list-》next = list; list-》prev = list;}/*插入操作*//*刪除操作*//*合并操作*/。。.

完整代碼很長,這里沒有必要全部貼出,能起演示作用就足夠了。

現(xiàn)在就以INIT_LIST_HEAD函數(shù)為例,來考慮如何為這個函數(shù)設計測試用例。INIT_LIST_HEAD函數(shù)的實現(xiàn)是如此的簡單,以至于很容易讓人覺得為它設計單元測試是多余的。但是,從單元測試的角度看,只要不存在可行性問題就不應考慮因為簡單而不對其進行驗證。而且,放棄對之進行驗證,以后會降低代碼覆蓋率。

做單元測試需要通過編寫程序的方式來完成,所編寫的用于測試的代碼又稱為單元測試用例。

下面我們來簡單實現(xiàn)一個INIT_LIST_HEAD函數(shù)的測試用例:

int main(int argc,char **argv){ struct list_head list; /*避免函數(shù)沒有使用參數(shù)而引發(fā)waining*/ UNUSED(argc); UNUSED(argv); list.prev = (struct list_head*)0xaaaa; list.next = (struct list_head*)0xbbbb; INIT_LIST_HEAD(list); /*檢查前指針*/ if(list.prev != list){ return -1; } /*檢查后指針*/ if(list.next != list){ return -1; } return 0;}

這應該是史上最簡單的測試用例,功能非常簡單,首先是故意將list結構體中的各個指針變量初始化為一個隨機值。然后在調用完INIT_LIST_HEAD函數(shù)之后,檢查各成員是否被初始化為了list,以判斷INIT_LIST_HEAD函數(shù)是否正常工作了。注意:這個測試程序還有一個約定,返回-1代表測試失敗,返回0表示測試成功。

這個測試用例是基于我們對INIT_LIST_HEAD函數(shù)有足夠的了解之后編寫的,這種測試方法在軟件測試領域有個正兒八經(jīng)的名字,叫白盒測試。

相信通過這個NIT_LIST_HEAD函數(shù)的測試用例,你已經(jīng)初步建立起了對單元測試的印象。但是千萬不要以為單元測試僅此而已,這是我刻意簡化的結果。要完整地掌握單元測試,還要好好學習一段時間。

目前,對于這個小小的單元測試案例,還有很多的不足,下面簡單羅列了幾項:

如果對于每一次檢查都采取直接寫if語句的形式,將造成大量的冗余代碼,并且測試用例的編寫效率也會很低。

通過觀察程序是否返回0或者是-1的方式來判斷所有的測試是否通過并不直觀,一旦出錯也無法馬上判斷是那一步測試出了問題。毫無疑問,我們需要更加直觀的方式來展示哪一步成功或者哪一步失敗。

一份嚴謹?shù)臏y試用例,會有大量的判定。如果一個測試程序存在100次判定,其中出現(xiàn)了3次失敗,那最終顯示一個百分比的測試通過率會比較直觀,比如可以顯示97%的測試成功了。

后面會進一步介紹如何自己搭建一個簡單實用的單元測試框架,來解決上面這些問題。也會陸續(xù)展開介紹mock方法、打樁、錯誤注入、代碼覆蓋、動態(tài)分析、靜態(tài)分析、性能優(yōu)化等內容。

03

總結

正如很多其他技巧,比如打桌球、滑雪一樣,測試驅動開發(fā)也要花費相當長時間來練習。許多開發(fā)者已經(jīng)接受了這種技術,而且再也不想回到從前“后期調試式編程”的方式去了。

它會使你的代碼:

產(chǎn)生的bug更少

調試時間更短

完全可以通過提交你的單元測試案例,來證明你的項目可靠性。

責任編輯:haq

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