测试自动化教程：Parasoft如何流重定向与单元测试自动化

在单元测试中，一个常见的挑战是如何对依赖于标准输入、输出和错误流的函数进行有效测试。例如，一个函数可能通过printf向控制台打印信息，或通过scanf从用户获取输入。在自动化测试环境中，我们无法进行人工交互，因此需要一种方法来模拟这些输入并捕获输出，以便进行验证。

Parasoft C/C++test提供了强大的流重定向API，专门用于解决这一难题。这些API允许测试用例在运行时动态地重定向标准流，将预设的字符串作为"模拟输入"提供给stdin，并捕获写入stdout或stderr的"实际输出"。这样，测试人员就可以像与程序交互一样，全面、自动化地验证那些涉及控制台输入输出的函数行为。

C/C++test 提供的流 API

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| 宏 | 定义 |
| CppTest_StreamRedirectCppTest_RedirectStdInput(const char value); | 将当前测试用例的 stdin 流的值设置为提供的字符串的值。 |
| CppTest_StreamRedirectCppTest_RedirectNStdInput(const char value, unsigned int size) | 将当前测试用例的 stdin 流的值设置为所提供字符串的第一个 'size' 字符的值。 |
| CppTest_StreamRedirect* CppTest_RedirectStdOutput() | 重定向当前执行的测试用例的 stdout 流。返回的 CppTest_StreamRedirect 对象可用于验证测试用例后置条件部分中的流内容。在当前测试用例执行结束时自动恢复标准输出流的先前值。 |
| CppTest_StreamRedirect* CppTest_RedirectStdError() | 为当前执行的测试用例重定向 stderr 流。返回的 CppTest_StreamRedirect 对象可用于验证测试用例后置条件部分中的流内容。在当前测试用例执行结束时自动恢复 stderr 流的先前值。 |
| CppTest_StreamCompare(CppTest_StreamRedirectredirect, const char value) | 用于验证重定向的 stdout/stderr 流的内容。如果"值"与流值匹配，则返回 0；如果"值"小于流值，则返回小于零的整数；如果"值"大于流值，则返回大于零的整数。 |
| CppTest_StreamNCompare(CppTest_StreamRedirectredirect, const char value, unsigned int size) | 用于验证重定向的 stdout/stderr 流的内容。如果"值"与流值匹配，则返回 0；如果"值"小于流值，则返回小于零的整数；如果"值"大于流值，则返回大于零的整数。仅比较流的第一个 'size'字符。 |
| int CppTest_StreamSearch(CppTest_StreamRedirect, redirect, const char* pattern) | 用于验证重定向的 stdout/stderr 流的内容。在重定向流中搜索给定模式。返回在流中找到的模式的索引，如果未找到模式，则返回 -1。 |
| int CppTest_StreamNSearch(CppTest_StreamRedirectredirect, const char pattern, unsigned int size) | 用于验证重定向的 stdout/stderr 流的内容。在重定向流中搜索给定模式的第一个 'size'字符。返回在流中找到的模式的索引，如果未找到模式，则返回 -1。 |
| charCppTest_StreamReadData(CppTest_StreamRedirect redirect, unsigned int* len) | 返回一个指向缓冲区的指针，其中包含从重定向流中读取的数据。缓冲区的大小将在 'len' 参数中传回（如果将非空值传递给函数）。缓冲区由 cpptestMalloc()函数分配。应该使用 cpptestFree() 函数释放返回的缓冲区。 |
| void CppTest_StreamReset(CppTest_StreamRedirect* redirect) | 将 C++test 内部流重置为默认状态。它在测试用例执行结束时为每个重定向流自动完成。 |

示例

有如下被测函数

lang-js 复制代码

int foo() {
    int number;

    // 从用户获取输入
    printf("Please enter an integer: \n");
    scanf("%d", &number);

    // 使用if-else语句判断输入的数字是否为正数
    if (number > 0) {
        printf("%d is a positive number.\n", number);
    } else if (number < 0) {
        printf("%d is a negative number.\n",number);
    } else {
        printf("This is zero.\n");
    }

    return number;
}

示例测试用例如下：

lang-js 复制代码

/* CPPTEST_TEST_CASE_BEGIN test_foo_m1 */
/* CPPTEST_TEST_CASE_CONTEXT int foo(void) */
void TestSuite_sensor_c_61678bb2_test_foo_m1()
{
    /* Pre-condition initialization */
    CppTest_StreamRedirect* _stdinStreamRedirect = CppTest_RedirectStdInput("-1\n");
    CppTest_StreamRedirect* output_stream = CppTest_RedirectStdOutput();
    /* Pre-condition report */
    {
        /* Tested function call */
        int _return  = foo();
        int len;
        CppTest_StreamReset(_stdinStreamRedirect);
        /* Post-condition report */
        CPPTEST_REPORT_INTEGER("Output: int _return", ( _return ));
        /* Post-condition check */
        CPPTEST_POST_CONDITION_INTEGER("int _return", ( _return ));
        CPPTEST_POST_CONDITION_CSTR("messages",CppTest_StreamReadData(output_stream, &len));
        /* Post-condition check */
        CPPTEST_ASSERT_CSTR_EQUAL("Please enter an integer: \n-1 is a negative number.\n",CppTest_StreamReadData(output_stream, &len));
        CPPTEST_ASSERT(0 == CppTest_StreamCompare(output_stream, "Please enter an integer: \n-1 is a negative number.\n"));
        CPPTEST_ASSERT_INTEGER_EQUAL(-1, ( _return ) );
    }
}
/* CPPTEST_TEST_CASE_END test_foo_m1 */

下面是这条测试用例的执行结果：

通过测试结果可以看到Parasoft C/C++test成功通过流重定向API自动化完成了对交互式函数的测试：它精准地模拟了标准输入，捕获并验证了完整的输出信息及返回值，证明了Parasoft C/C++test在替代人工进行I/O操作测试方面的可靠性。

Parasoft C/C++test提供的流API不仅解决了标准输入输出模拟这一具体测试难题，更体现了其作为全面测试平台的核心理念------通过集成静态分析、单元测试、合规验证等多种能力，为客户构建端到端的代码质量保障体系，最终确保关键系统满足最高的安全与可靠性要求。