06 | 200个单元测试C项目也能TDD

本文目录

[🧪 第 6 篇：200 个单元测试 ------ C 项目也能 TDD](#🧪 第 6 篇：200 个单元测试 —— C 项目也能 TDD)
- [📌 1. 架构：C + C++ 混合编译](#📌 1. 架构：C + C++ 混合编译)
- - [1.1 为什么是 Google Test？](#1.1 为什么是 Google Test？)
  - [1.2 构建魔法](#1.2 构建魔法)
  - [1.3 为什么 main.c 不能直接测？](#1.3 为什么 main.c 不能直接测？)
- [📂 2. 测试分层](#📂 2. 测试分层)
- - [2.1 test_game_logic：算法完整性](#2.1 test_game_logic：算法完整性)
  - [2.2 test_fixes：回归防护网](#2.2 test_fixes：回归防护网)
- [🎯 3. 精选测试用例](#🎯 3. 精选测试用例)
- - [3.1 浮点边界：NaN / Inf / 1e300](#3.1 浮点边界：NaN / Inf / 1e300)
  - [3.2 整数边界：有符号溢出 UB](#3.2 整数边界：有符号溢出 UB)
  - [3.3 RenderTexture 缩放矩阵（24 个子测试）](#3.3 RenderTexture 缩放矩阵（24 个子测试）)
- [📈 4. 测试数的演化](#📈 4. 测试数的演化)
- [🚫 5. 测试的边界](#🚫 5. 测试的边界)
- [💭 6. 给你的建议](#💭 6. 给你的建议)
- [🔜 下篇预告（最终篇）](#🔜 下篇预告（最终篇）)
- [📚 系列目录](#📚 系列目录)

🎯 系列第 6 篇 · 有人说"C 写测试太麻烦" ------ 200 个用例告诉你，C 项目也可以 TDD。

📖 上一篇 ：持久化、撤销、提示：非核心功能

🧪 第 6 篇：200 个单元测试 ------ C 项目也能 TDD

📌 1. 架构：C + C++ 混合编译

1.1 为什么是 Google Test？

方案	断言丰富度	维护状态	Windows 兼容
✅ Google Test	🟢 丰富	🟢 活跃	🟢 好
❌ Unity	🟡 基础	🟡 一般	🟢 好
❌ CMocka	🟡 一般	🔴 缓慢	🟡 一般
❌ Criterion	🟡 一般	🟡 一般	🟡 一般

Google Test 的致命优势：参数化测试 + 丰富的断言宏 + 活跃社区。

1.2 构建魔法

复制代码

g++ -std=c++17 -O2 -Wall \
  -I. -Ithird_party/googletest/include \
  tests/test_game_logic.cpp \
  src/game_logic.c \          ← C 源码直接编译！
  -L. -lgtest -lgtest_main \
  -o tests/test_game_logic.exe

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含 raylib

不可测
game_logic.c

纯逻辑

可测
Google Test

C++ 测试框架
200 个测试用例

全部绿色通过

关键：game_logic.c 直接用 g++ 编译。C++ 编译器对 C 代码兼容性足够好（只要代码写得规范）。

1.3 为什么 main.c 不能直接测？

main.c 链接了 raylib 图形库，需要 OpenGL 上下文。在命令行/CI 环境中无法运行。

解决方案 ：将 PlaceMines、RevealCell、CalculateAdjacent、CheckWin、UpdateStats 等不依赖图形的函数提取到 game_logic.c。main.c 通过 #include "game_logic.h" 调用。测试只编译 game_logic.c。

📂 2. 测试分层

复制代码

tests/
├── test_game_logic.cpp    # 46 个算法测试
│                          #   布雷、展开、和弦、胜利检测
│
└── test_fixes.cpp         # 154 个回归测试
                           #   每个 Fix 对应一组用例
                           #   Fix99: 8 个 ESC 状态矩阵
                           #   Fix108: 24 个缩放比例
                           #   Fix82: 12 个 ValidateStats

2.1 test_game_logic：算法完整性

cpp 复制代码

TEST(RevealCellTest, RevealZeroAdjacentFloodFills) {
    Game g;
    InitNewGame(&g, DIFFICULTY_BEGINNER);
    // 手动设置棋盘，让 (0,0) 为 0 雷格
    RevealCell(&g, 0, 0);
    EXPECT_TRUE(g.board[0][0].isRevealed);
    EXPECT_TRUE(g.board[0][1].isRevealed);    // 被泛洪展开
    EXPECT_TRUE(g.board[1][0].isRevealed);
    EXPECT_FALSE(g.board[3][3].isRevealed);   // 远处的没被展开
}

2.2 test_fixes：回归防护网

cpp 复制代码

// Fix #99 ESC 八状态矩阵
TEST_F(Fix99EscapeKeyTest, MenuStateExitsGame) {
    game.state = GL_STATE_MENU;
    EXPECT_EQ(GL_HandleEscape(&game), GL_ACTION_QUIT);
}

TEST_F(Fix99EscapeKeyTest, AllNonMenuStatesReturnMenu) {
    GL_GameState nonMenuStates[] = {
        GL_STATE_PLAYING, GL_STATE_WIN, GL_STATE_LOSE,
        GL_STATE_STATS, GL_STATE_CUSTOM
    };
    for (auto s : nonMenuStates) {
        game.state = s;
        EXPECT_EQ(GL_HandleEscape(&game), GL_ACTION_MENU);
    }
}

🎯 命名规范 ：Fix{N}{描述}Test。一眼看出这是哪个修复的回归测试。

🎯 3. 精选测试用例

3.1 浮点边界：NaN / Inf / 1e300

cpp 复制代码

TEST(ValidateStatsTest, TotalTimeMaxBoundaryReset) {
    GL_Stats stats = {};
    stats.totalTime[0] = 1e300;       // 极端大值
    GL_ValidateStats(&stats);
    EXPECT_DOUBLE_EQ(stats.totalTime[0], 0.0);  // 被重置
}

TEST(ValidateStatsTest, TotalTimeNaNReset) {
    GL_Stats stats = {};
    stats.totalTime[0] = nan("");               // NaN
    GL_ValidateStats(&stats);
    EXPECT_DOUBLE_EQ(stats.totalTime[0], 0.0);
}

💡 这些不是"万一发生"的场景 ------ 文件损坏、手动编辑、跨平台复制，都会产生异常值。不测就是赌。

3.2 整数边界：有符号溢出 UB

cpp 复制代码

TEST(Fix87IntegerOverflowTest, MaximumBoardSize) {
    unsigned rows = 16, cols = 30;
    int safeMines = (int)((unsigned)rows * (unsigned)cols) - 9;
    EXPECT_EQ(safeMines, 471);  // 480 - 9
}

C 标准：有符号整数溢出 = undefined behavior 。用 (unsigned) 强制转换消除风险。测试验证计算结果正确。

3.3 RenderTexture 缩放矩阵（24 个子测试）

cpp 复制代码

TEST_F(Fix108RenderTextureScalingTest, PreciseMatch) {
    UpdateCanvasScale(1280, 720);            // 精确匹配
    EXPECT_FLOAT_EQ(canvasScale, 1.0f);
    EXPECT_FLOAT_EQ(canvasOffsetX, 0.0f);
}

TEST_F(Fix108RenderTextureScalingTest, WideScreen) {
    UpdateCanvasScale(1600, 720);            // 宽屏
    EXPECT_GT(canvasOffsetX, 0.0f);          // 水平居中偏移
    EXPECT_FLOAT_EQ(canvasOffsetY, 0.0f);    // 垂直无偏移
}

覆盖 24 种窗口/画布比例组合：精确匹配、2 倍缩放、宽屏、窄屏、超宽屏、HD + 居中...... 确保 canvasScale 计算在任何窗口尺寸下都正确。

窗口尺寸	画布尺寸	canvasScale	canvasOffsetX	canvasOffsetY	测试结果
1280×720	1280×720	1.0	0.0	0.0	✅ 精确匹配
1600×720	1280×720	0.5625	160.0	0.0	✅ 宽屏
960×720	1280×720	0.5625	0.0	0.0	✅ 窄屏
2560×720	1280×720	0.5625	640.0	0.0	✅ 超宽屏
1920×1080	1280×720	1.5	0.0	0.0	✅ HD 全屏
3840×2160	1280×720	3.0	0.0	0.0	✅ 4K 全屏
1280×960	1280×720	0.75	0.0	120.0	✅ 竖屏
1280×480	1280×720	0.6667	0.0	0.0	✅ 窄高屏

📈 4. 测试数的演化

复制代码

Round  测试数    里程碑
─────  ─────    ────────────────────────────
init      0    项目开始 ------ 没有测试 ❌
R2-3     46    添加 game_logic 算法测试
R6-13    47    每次 Fix 加一个回归测试
R14      93    浮点/校验和保护测试
R15     100    ESC/坐标/布局回归
R18     146    RenderTexture 缩放矩阵
R24     200    🎉 综合功能测试完成

200 个用例、全部绿色通过，已经成为重构的"安全网"。

🚫 5. 测试的边界

单元测试再好，也测不了：

项目	原因	替代验证
图形渲染颜色	无 OpenGL 上下文	人工目测
按钮与文字重叠	布局不在 game_logic	启动冒烟测试
帧时序/动画	测试不跑帧循环	人工核查
文件 I/O 权限	无实际文件系统隔离	手工测试

🔑 200 个自动化测试 + 启动冒烟测试（基本能运行） + 手工 GUI 验证清单，才是完整方案。

💭 6. 给你的建议

c 复制代码

if (项目行数 > 1000) {
    write_tests();  // 强烈建议
}
if (项目有文件 I/O || 浮点运算) {
    boundary_tests(); // 必须！NaN/Inf/INT_MAX 一定会来
}
if (项目有状态机) {
    state_matrix_tests(); // 每个状态 × 每个输入
}

🎯 从第 1 个 Fix 就开始写回归测试。 不写的话，下次重构你不敢改；写了，你就有信心。

🔜 下篇预告（最终篇）

第 7 篇：960×640 → 1280×720：一次全局缩放重构实录

CELL_SIZE 从 30 到 36 到 40 的迭代决策、菜单/统计/自定义三屏同步布局、HUD 重叠的 5 次修复全过程。

📚 系列目录

#	标题	状态
1	项目概览与扫雷核心算法	✅ 已发布
2	Raylib 渲染架构	✅ 已发布
3	222 个 Bug 修复教会我的事	✅ 已发布
4	中英文双语的工程实现	✅ 已发布
5	持久化、撤销、提示	✅ 已发布
6	200 个单元测试 ← 本文	✅ 已发布
7	全局缩放重构实录	📝 待发布

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