9.2 — 代码覆盖率

在上一课 9.1 — 代码测试简介 中，我们讨论了如何编写和保存简单测试。在本课中，我们将讨论编写哪些类型的测试对于确保代码正确性很有用。

代码覆盖率

术语代码覆盖率用于描述程序源代码在测试过程中执行了多少。代码覆盖率有许多不同的度量标准。我们将在以下部分介绍一些更实用和更流行的度量标准。

语句覆盖率

术语语句覆盖率指代码中已被测试例程执行的语句的百分比。

考虑以下函数

int foo(int x, int y)
{
    int z{ y };
    if (x > y)
    {
        z = x;
    }
    return z;
}

将此函数调用为 foo(1, 0) 将为您提供此函数的完整语句覆盖率，因为函数中的每个语句都将执行。

对于我们的 isLowerVowel() 函数

bool isLowerVowel(char c)
{
    switch (c) // statement 1
    {
    case 'a':
    case 'e':
    case 'i':
    case 'o':
    case 'u':
        return true; // statement 2
    default:
        return false; // statement 3
    }
}

此函数需要两次调用才能测试所有语句，因为无法在同一函数调用中同时到达语句 2 和 3。

虽然争取 100% 的语句覆盖率是好的，但它通常不足以确保正确性。

分支覆盖率

分支覆盖率指已执行的分支的百分比，每个可能的分支单独计数。一个 if 语句有两个分支——当条件为 true 时执行的分支，以及当条件为 false 时执行的分支（即使没有相应的 else 语句要执行）。一个 switch 语句可以有许多分支。

int foo(int x, int y)
{
    int z{ y };
    if (x > y)
    {
        z = x;
    }
    return z;
}

之前对 foo(1, 0) 的调用给我们提供了 100% 的语句覆盖率，并执行了 x > y 的用例，但这只给我们 50% 的分支覆盖率。我们需要再调用一次 foo(0, 1)，以测试 if 语句不执行的用例。

bool isLowerVowel(char c)
{
    switch (c)
    {
    case 'a':
    case 'e':
    case 'i':
    case 'o':
    case 'u':
        return true;
    default:
        return false;
    }
}

在 isLowerVowel() 函数中，需要两次调用才能达到 100% 的分支覆盖率：一次（例如 isLowerVowel('a')）测试第一个情况，另一次（例如 isLowerVowel('q')）测试默认情况。进入同一函数体的多个情况无需单独测试——如果其中一个有效，则所有情况都应有效。

现在考虑以下函数

void compare(int x, int y)
{
	if (x > y)
		std::cout << x << " is greater than " << y << '\n'; // case 1
	else if (x < y)
		std::cout << x << " is less than " << y << '\n'; // case 2
	else
		std::cout << x << " is equal to " << y << '\n'; // case 3
}

这里需要 3 次调用才能获得 100% 的分支覆盖率：compare(1, 0) 测试第一个 if 语句的肯定用例。compare(0, 1) 测试第一个 if 语句的否定用例和第二个 if 语句的肯定用例。compare(0, 0) 测试第一个和第二个 if 语句的否定用例并执行 else 语句。因此，我们可以说此函数通过 3 次调用（比 18 万亿亿次略好）得到了可靠的测试。

循环覆盖率

循环覆盖率（非正式地称为0, 1, 2 测试）表示如果代码中有循环，则应确保它在迭代 0 次、1 次和 2 次时正常工作。如果它在迭代 2 次的情况下正常工作，则它应在所有大于 2 次的迭代中正常工作。因此，这三个测试涵盖了所有可能性（因为循环不能执行负数次）。

考虑

#include <iostream>

void spam(int timesToPrint)
{
    for (int count{ 0 }; count < timesToPrint; ++count)
         std::cout << "Spam! ";
}

要正确测试此函数中的循环，您应该调用它三次：spam(0) 用于测试零次迭代情况，spam(1) 用于测试一次迭代情况，以及 spam(2) 用于测试两次迭代情况。如果 spam(2) 有效，那么 spam(n) 应该有效，其中 n > 2。

测试不同类别的输入

在编写接受参数的函数或接受用户输入时，请考虑不同类别输入会发生什么。在这种情况下，我们使用“类别”一词来表示具有相似特征的一组输入。

例如，如果我编写一个函数来生成整数的平方根，那么用哪些值来测试它才有意义呢？您可能会从一些正常值开始，例如 4。但测试 0 和负数也是一个好主意。

以下是类别测试的一些基本准则

对于整数，请确保您已考虑您的函数如何处理负值、零和正值。如果相关，您还应该检查溢出。

对于浮点数，请确保您已考虑您的函数如何处理存在精度问题的数值（略大于或小于预期值的数值）。用于测试的良好 double 类型值是 0.1 和 -0.1（用于测试略大于预期的数字）以及 0.7 和 -0.7（用于测试略小于预期的数字）。

对于字符串，请确保您已考虑函数如何处理空字符串、字母数字字符串、包含空白字符（前导、尾随和内部）的字符串以及全是空白字符的字符串。

如果您的函数接受指针，请不要忘记测试 nullptr（如果这没有意义，请不要担心，我们尚未涉及它）。

小测验时间

bool isLowerVowel(char c, bool yIsVowel)
{
    switch (c)
    {
    case 'a':
    case 'e':
    case 'i':
    case 'o':
    case 'u':
        return true;
    case 'y':
        return yIsVowel;
    default:
        return false;
    }
}