编写可测试的程序

今天同事在autobuild脚本中加入了autotest，我们项目中已经有了不少自动测试程序，但分布比较零散，没有一个地方把它们集中起来，现在这些测试程序终于有了归宿。虽然这只是测试程序的调用入口点，并不完成真正的测试功能。但它标志着一个好的开始，希望借此契机，我们能把自动测试规范起来。

说到自动测试，不少人都会想到单元测试框架(如cppunit/junit)，或者gui测试工具(winrunner)。我想这是一种误解，gui测试工具效果不佳是众所周知的，只有确实无法分离界面和实现，或者作为辅助手段时，才有必要存在。至于单元测试框架，这几年来它与自动测试如影相随，但从客观上讲，它也只是一个简化测试程序开发的辅助手段。

自动测试与其说是测试的范畴，还不如说是设计的范畴。能不能自动测试，完全是由设计决定的，单元测试框架和gui测试工具的作用微乎其微。为设计良好的模块编写自动测试程序非常简单，要不要单元测试框架完全是个人偏好。我以前开发过一个单元测试框架，但现在几乎很少用单元测试框架去编写测试程序。

如何编写可测试的程序呢？

1.         分离界面和实现。这是老生常谈的话题了，但说起来容易做起来难。我见过不少把MVC概念玩得很熟的人，真正写出来的代码却不像那回事儿。要真正精通MVC，还要多读多练，多思考，而不是拿着个概念在那里念念有词。

2.         契约式设计。契约式设计是一种非常好的思想，《Design By Contract 原则与实践》是一本好书（孟岩老师翻译的，翻译质量很高），它封面上的六大原则，每条原则的价值都远远大于该书的价钱。在C/C++中直接实现契约式设计有些困难，不过这些思想为自动测试大开方便之门，其中有五条原则都可以应用于自动测试：1.区分命令与查询。2.将基本查询与派生查询分开。3.针对每一个派生查询，设定一个后验条件，用一个或多个基本查询的结果来定义它。4.对于每个命令都写一个后验条件，规定每个基本查询的值。6.撰写不变式来定义对象的恒定属性。

3.         注意模块的粒度。有的人确实把界面和内部逻辑分开了，但是内部逻辑成了一个大泥团，它的逻辑过于复杂，要想为它编写一个稍为完整的测试程序，那是相当困难的事，即使写出来了，以后维护也成问题。设计的主要过程就是责任的划分，把每个类的责任划分清楚了，系统的对象模型也就出来了，这也是最考究设计者功力的地方。尽管我们有一个万能良方作为指导：每个类承担单一的责任。但在真正设计时，可不像那么简单。

4.         减少模块之间的耦合。我见过几个大系统，里面的模块耦合非常紧密，甚至从源代码重新build整个系统都不可能。为了编译它，要先用一些空函数生成一个lib文件，以便让一部分模块先链接过去。这些系统没有GUI界面，不用费心去分离界面和实现，但是自动测试仍然很困难，原因是模块之间耦合太紧了，运行一个测试程序就相当于运行整个系统。减少不必要的耦合并不难，分层设计就是最好的方法之一，各层之间以标准的接口进行交互，上层可以直接调用下层的服务，而下层只能通过消息或者回调函数与上层通信。另外，像访Visitor/Builder等设计模式也能很好的解开模块之间的耦合。其实，归根结底就一句话：针对接口编程。

5.         控制随机因素。自动测试并不是简单的把测试程序运行一遍，它要检查运行结果是否与期望相符。如果你根据不知期望的结果是什么，还谈什么自动测试呢？然而系统中往往有些随机因素，这些随机因素不是指内存越界或者未初始化的变量，而是指一些有意加入随机因素，比如在游戏中使用的随机数，它们会影响我们对测试的结果的判断。这时我们可以包装一下系统的随机数函数，让我们可以得到上一次的随机数，以便对期望结果进行估计。另外像网络信号、线程间通信和并发也存一定的随机性，要尽量减少它们对测试结果的影响。

6.         为支持测试提供额外的函数。大多数情况下，一个模块只会实现它必要的功能，这是应该的，保证接口最小化。但这也为我们检查期望值造成了障碍，有时我们无法检查一个操作的具体影响，不要再犹豫了，为它增加一些查询函数吧，这些工作量会由于减少调试时间而得到回报。

对于自动测试，不要被XP和单元测试框架这类概念搞迷惑了，简单一点，先做起来，再完善它，否则它永远都只是个美好的愿望。自动测试也不是灵丹妙药，不要对它期望过高，它不能解决所有问题，但它确实很有价值。