C++ 如何在编译过程中实现功能单元测试？

我正在写一个函数，它将一个复杂的公式应用于一组整数。当我做很多更改时，我总是先编译，然后在运行时做一些测试用例，以确保我没有破坏任何东西，所以我想“好吧，我将在代码中放一些测试用例”

但这当然是不可取的，因为函数需要一段时间来完成它的工作，并且每次我执行程序时都会运行测试。有没有简单的方法来自动执行此操作，以便在编译时检查某些情况？下面是一个小示例，它显示了我当前（不太理想）的方法

#包括
int-binom（int，int）；
int main（）{
//我不希望这些测试发生在运行时。。。
bool test1=（binom（5,2）！=10）；//5选择2应该是10
bool test2=（binom（7,4）！=35）；//7选择4应该是35
如果（测试1 | |测试2）{
标准：：cout n；
std：：cout>k；
std:：cout人们通常会将他们的测试用例从他们的主程序中分离出来。但是，在
main
文件中声明和定义函数会很困难。最理想的情况是，这些函数/类型将在它们自己的头文件中声明，并在它们自己的实现文件中定义

然后，您可以编写第二个程序，该程序使用相同的头并执行测试

// binomial.h
#ifndef BINOMIAL_H
#define BINOMIAL_H

int binom(int, int);

#endif

// binomial.cpp

#include "binomial.h"

int binom(int n, int k) {
  if (k > n/2)
    k = n-k;
  int nCk = 1, i=1;
  for ( ; i<=k; ++i) {
    nCk *= n-k+i;
    nCk /= i;
  }
  return nCk;
}

现在，您每次构建时都会运行该测试，并且您知道您的功能没有被破坏（好吧，这些测试可能更全面，但您已经明白了）。也有专门用于单元测试的库，可以使您的生活更轻松。
通常会将其测试用例从主程序中分离出来。但是，在您的
main
文件中声明和定义函数将非常困难。最理想的情况是，这些函数/类型将在它们自己的头中声明并在其自己的实现文件中定义

然后，您可以编写第二个程序，该程序使用相同的头并执行测试

// binomial.h
#ifndef BINOMIAL_H
#define BINOMIAL_H

int binom(int, int);

#endif

// binomial.cpp

#include "binomial.h"

int binom(int n, int k) {
  if (k > n/2)
    k = n-k;
  int nCk = 1, i=1;
  for ( ; i<=k; ++i) {
    nCk *= n-k+i;
    nCk /= i;
  }
  return nCk;
}

现在，您每次构建时都会运行该测试，并且您知道您的功能没有被破坏（好吧，这些测试可能更全面，但您已经明白了）。也有专门用于单元测试的库，可以使您的生活更轻松。
您可以使用
constepr
在编译时评估
binom
，并使用
static\u assert
对其进行测试。请注意，您还需要用尾部递归来表示迭代。在
binom
示例中，这是直截了当：

#include <iostream>

constexpr int binom_loop(int n, int k, int i, int nCk) {
  return i <= k
    ? binom_loop(n, k, i + 1, nCk * (n-k+i) / i)
    : nCk;
}

constexpr int binom(int n, int k) {
  return binom_loop(n, k > n/2 ? n-k : k, 1, 1);
}

// assert that the calculation works - at compile-time
static_assert (binom(5, 2) == 10,
               "5 choose 2 should be 10");

int main() {
  // enum demonstrates that binom() can be evaluated at compile-time
  // if called with literal args
  enum {
    X = binom(5, 2),
  };
  std::cout << int(X) << '\n';   // prints 10
}

#包括
constexpr int binom_循环（int n，int k，int i，int nCk）{
返回i n/2？n-k:k，1，1）；
}
//断言计算在编译时有效
静态断言（binom（5，2）==10，
“5选择2应为10”）；
int main（）{
//enum演示了可以在编译时计算binom（）
//如果使用文字参数调用
枚举{
X=binom（5,2），
};
std:：cout您可以使用
constexpr
在编译时评估
binom
，并使用
static\u assert
对其进行测试。请注意，您还需要用尾部递归来表示迭代。在
binom
示例中，这很简单：

#include <iostream>

constexpr int binom_loop(int n, int k, int i, int nCk) {
  return i <= k
    ? binom_loop(n, k, i + 1, nCk * (n-k+i) / i)
    : nCk;
}

constexpr int binom(int n, int k) {
  return binom_loop(n, k > n/2 ? n-k : k, 1, 1);
}

// assert that the calculation works - at compile-time
static_assert (binom(5, 2) == 10,
               "5 choose 2 should be 10");

int main() {
  // enum demonstrates that binom() can be evaluated at compile-time
  // if called with literal args
  enum {
    X = binom(5, 2),
  };
  std::cout << int(X) << '\n';   // prints 10
}

#包括
constexpr int binom_循环（int n，int k，int i，int nCk）{
返回i n/2？n-k:k，1，1）；
}
//断言计算在编译时有效
静态断言（binom（5，2）==10，
“5选择2应为10”）；
int main（）{
//enum演示了可以在编译时计算binom（）
//如果使用文字参数调用
枚举{
X=binom（5,2），
};
std:：cout一般来说，我建议您将编译和运行单独的单元测试（在本例中，单元是一个函数）作为发布程序的两个强制性步骤

从应用程序启动时运行测试的现状开始。除非您特别希望程序每次运行时都进行自检，否则您希望将测试与程序的运行分开。您可以在编译代码时执行生成后步骤，每次都运行测试。如果测试通过，它将将已测试（有时称为已升级）的可执行文件发布到输出文件夹。这样，您就可以始终知道已发布的可执行文件经过了良好的测试

您希望在每次启动应用程序时运行测试的情况是，程序是否需要测试操作环境的某些方面，例如，确保正确的第三方资源/实例/服务可用并受支持。即使如此，最好在您的build-t中尽可能多地进行测试首先进行ime测试，以避免程序上线时出现意外情况

关于“编译时函数执行”，它更像是一种为已知参数的函数的某些输出设置常量值的方法。尽管如此，有一些新的c++11功能（如果您的编译器支持），允许您在运行时检查常量表达式（如static_assert）请参见答案中的一个例子。就我个人而言，我对在测试中使用此选项有所保留，因为我会觉得测试和代码过于耦合，并且我违反了“关注点分离”的原则。具体来说：-


我会担心过多的编译时间
有时，即使其中一个测试失败，我也可能想运行我的程序。对测试进行注释可能会使我忘记不将它们放回
这只适用于遵守相当严格的约束条件的特定功能，因此仅适用于某些类型的测试方法
我可能希望在不重新编译或注释测试的情况下运行测试的子集
我可能希望在完全相同的可执行文件上运行一组不同的测试，而不冒通过重新编译引入更改的风险

这些都是类似的理由