ceph存儲 C、C++白盒測試打樁小結

什麼是樁

樁，或稱樁代碼，是指用來代替關聯代碼或者未實作代碼的代碼。如果函數B用B1來代替，那麼，B稱為原函數，B1稱為樁函數。打樁就是編寫或生成樁代碼。

打樁的目的

打樁的目的主要有：隔離、補齊、控制。

隔離是指将測試任務從産品項目中分離出來，使之能夠獨立編譯、連結，并獨立運作。隔離的基本方法就是打樁，将測試任務之外的，并且與測試任務相關的代碼，用樁來代替，進而實作分離測試任務。例如函數A調用了函數B，函數B又調用了函數C和D，如果函數B用樁來代替，函數A就可以完全割斷與函數C和D的關系。

補齊是指用樁來代替未實作的代碼，例如，函數A調用了函數B，而函數B由其他程式員編寫，且未實作，那麼，可以用樁來代替函數B，使函數A能夠運作并測試。補齊在并行開發中很常用。

控制是指在測試時，人為設定相關代碼的行為，使之符合測試需求。例如：

externint B();

int A()

{

int ret = B();

if(ret == 0)

;//do something

elseif(ret == 1)

;//do something

else

;//do something

return ret;

}

如果函數B傳回随機數，或者傳回網絡狀态，或者傳回環境溫度，等等，則當調用其實際代碼時，函數A很難測試，這時可以用樁函數B1來代替B，使其傳回測試所需要的資料。

一個樁函數，可能既具有控制功能，又具有隔離或補齊功能。

編寫樁

一般來說，樁函數要具有與原函數完全一緻的原形，僅僅是實作不同，這樣測試代碼才能正确連結到樁函數。

用于實作隔離和補齊的樁函數一般比較簡單，隻需把原函數的聲明拷過來，加一個空的實作，能通過編譯連結就行了。

比較複雜的是實作控制功能的樁函數，要根據測試的需要，輸出合适的資料，下面是一個示例：

//擷取環境溫度。溫度由出參pTemperature輸出，傳回值表示擷取溫度是否成功，如果成功，則傳回1，否則傳回0。

int GetTemperature(int* pTemperature)

{

if(caseNameIs("failed"))

return 0;

if(caseNameIs("ok-23"))

{

*pTemperature = 23;

return 1;

}

if(caseNameIs("ok-25"))

{

*pTemperature = 25;

return 1;

}

if(caseNameIs("ok-28"))

{

*pTemperature = 28;

return 1;

}

return 0;

}

其中，caseNameIs()是由測試工具提供的API，用于判斷用例的名稱。代碼根據用例名稱來決定輸出資料。

自然輸入：自然輸入調用實際代碼，不需要特别解決，跟樁無關。

不可控：不可控調用的也是實際代碼，并不調用樁代碼，是以也不能解決。另外編寫樁代碼來代替實際代碼行不行？在應該調用實際代碼的時候，要想調用樁代碼可能很麻煩，例如，底層函數位于同一個檔案，或同一個類，通常要用編譯條件來區分實際代碼和樁代碼，不但麻煩，而且污染産品代碼。

難于初始化：也是調用實際代碼。

靜态輸入：靜态輸入隻涉及到局部靜态變量，沒有調用底層函數，當然也不能用樁來代替。

中斷輸入：中斷輸入是在不确定位置，中斷調用不确定的代碼形成的，也不能用樁來代替。

失真：失真是打樁造成的，調用的是樁代碼。在比較簡單的情形下，可以用命名法來控制樁代碼的輸出，即給每個用例命名，樁代碼中判斷用例名來決定輸出，具體方法在前文已經介紹過。如果在同一個用例中，多次調用同一個樁，每次要求輸出不同，命名法就無效了。這種情形是很常見的，例如一個函數多次調用同一個底層函數，或在循環中調用樁代碼。一個被測函數可能調用多個樁，一個樁又可能被多個被測函數調用，這種多對多的關系下，很難維護用例與樁的對應。用例可能很多，還可能要不斷增加和修改，維護用例與樁輸出的關系也很麻煩。

ceph存儲 C、C++白盒測試打樁小結

總之，在實際的應用中，在測試的時間成本受限的情形下，編寫樁代碼一般隻能解決部分失真，難以适應複雜的應用。

一、采用自底向上的開發政策，先開發和測試底層代碼，當測試上層代碼時，假設底層代碼是正确的，直接調用底層代碼，進而減少打樁。

二、在隔離測試任務時将源檔案分為三類：被測檔案、外圍檔案、隔離檔案。被測檔案是指測試任務内的源檔案；外圍檔案是指不測試或由其他人測試，但與被測檔案關系密切的源檔案；其他檔案為隔離檔案。外圍檔案與被測檔案一起進行編譯連結，測試時調用實際代碼，進而減少打樁。

三、使用自動化工具。編寫以隔離和補齊為目的的樁，是一種簡單重複的工作，由工具生成最為合适。至于控制目的的樁代碼，工具無法自動生成，但是，工具可以提供更為先進的方式，如底層模拟。底層模拟可以讓樁輸出像參數一樣，在用例中設定，進而大幅減少單元測試的時間成本。

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Stub API 源碼位址： https://github.com/coolxv/cpp-stub

說明：

- 隻适用linux，和windows的x86、x64架構

- access private function相關方法基于C++11（參考：https://github.com/martong/access_private）

- replace function相關方法基于C++03

- windows和linux的用法會稍微不同，原因是擷取不同類型函數位址的方法不同，且調用約定有時不一樣

不可以打樁的情況：

- 不可以對exit函數打樁，編譯器做了特殊優化

- 不可以對純虛函數打樁，純虛函數沒有位址

- static聲明的普通内部函數不能打樁，内部函數位址不可見（解析ELF或許可以獲得函數位址）

普通函數打樁（非static）

//for linux and windows
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
int foo(int a)
{   
    cout<<"I am foo"<<endl;
    return ;
}
int foo_stub(int a)
{   
    cout<<"I am foo_stub"<<endl;
    return ;
}


int main()
{
    Stub stub;
    stub.set(foo, foo_stub);
    foo();
    return ;
}

執行個體成員函數打樁

//for linux，__cdecl
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
    int i;
public:
    int foo(int a){
        cout<<"I am A_foo"<<endl;
        return ;
    }
};

int foo_stub(void* obj, int a)
{   
    A* o= (A*)obj;
    cout<<"I am foo_stub"<<endl;
    return ;
}


int main()
{
    Stub stub;
    stub.set(ADDR(A,foo), foo_stub);
    A a;
    a.foo();
    return ;
}

//for windows，__thiscall
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
    int i;
public:
    int foo(int a){
        cout<<"I am A_foo"<<endl;
        return ;
    }
};


class B{
public:
    int foo_stub(int a){
        cout<<"I am foo_stub"<<endl;
        return ;
    }
};

int main()
{
    Stub stub;
    stub.set(ADDR(A,foo), ADDR(B,foo_stub));
    A a;
    a.foo();
    return ;
}

靜态成員函數打樁

//for linux and windows
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
    int i;
public:
    static int foo(int a){
        cout<<"I am A_foo"<<endl;
        return ;
    }
};

int foo_stub(int a)
{   
    cout<<"I am foo_stub"<<endl;
    return ;
}


int main()
{
    Stub stub;
    stub.set(ADDR(A,foo), foo_stub);

    A::foo();
    return ;
}

模闆函數打樁

//for linux，__cdecl
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
public:
   template<typename T>
   int foo(T a)
   {   
        cout<<"I am A_foo"<<endl;
        return ;
   }
};

int foo_stub(void* obj, int x)
{   
    A* o= (A*)obj;
    cout<<"I am foo_stub"<<endl;
    return ;
}


int main()
{
    Stub stub;
    stub.set((int(A::*)(int))ADDR(A,foo), foo_stub);
    A a;
    a.foo();
    return ;
}

//for windows，__thiscall
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
public:
   template<typename T>
   int foo(T a)
   {   
        cout<<"I am A_foo"<<endl;
        return ;
   }
};


class B {
public:
    int foo_stub(int a) {
        cout << "I am foo_stub" << endl;
        return ;
    }
};


int main()
{
    Stub stub;
    stub.set((int(A::*)(int))ADDR(A,foo), ADDR(B, foo_stub));
    A a;
    a.foo();
    return ;
}

重載函數打樁

//for linux，__cdecl
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
    int i;
public:
    int foo(int a){
        cout<<"I am A_foo_int"<<endl;
        return ;
    }
    int foo(double a){
        cout<<"I am A_foo-double"<<endl;
        return ;
    }
};

int foo_stub_int(void* obj,int a)
{   
    A* o= (A*)obj;
    cout<<"I am foo_stub_int"<< a << endl;
    return ;
}
int foo_stub_double(void* obj,double a)
{   
    A* o= (A*)obj;
    cout<<"I am foo_stub_double"<< a << endl;
    return ;
}

int main()
{
    Stub stub;
    stub.set((int(A::*)(int))ADDR(A,foo), foo_stub_int);
    stub.set((int(A::*)(double))ADDR(A,foo), foo_stub_double);
    A a;
    a.foo();
    a.foo();
    return ;
}

//for windows，__thiscall
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
    int i;
public:
    int foo(int a){
        cout<<"I am A_foo_int"<<endl;
        return ;
    }
    int foo(double a){
        cout<<"I am A_foo-double"<<endl;
        return ;
    }
};
class B{
    int i;
public:
    int foo_stub_int(int a)
    {
        cout << "I am foo_stub_int" << a << endl;
        return ;
    }
    int foo_stub_double(double a)
    {
        cout << "I am foo_stub_double" << a << endl;
        return ;
    }
};
int main()
{
    Stub stub;
    stub.set((int(A::*)(int))ADDR(A,foo), ADDR(B, foo_stub_int));
    stub.set((int(A::*)(double))ADDR(A,foo), ADDR(B, foo_stub_double));
    A a;
    a.foo();
    a.foo();
    return ;
}

虛函數打樁

//for linux
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
public:
    virtual int foo(int a){
        cout<<"I am A_foo"<<endl;
        return ;
    }
};

int foo_stub(void* obj,int a)
{   
    A* o= (A*)obj;
    cout<<"I am foo_stub"<<endl;
    return ;
}


int main()
{
    typedef int (*fptr)(A*,int);
    fptr A_foo = (fptr)(&A::foo);   //擷取虛函數位址
    Stub stub;
    stub.set(A_foo, foo_stub);
    A a;
    a.foo();
    return ;
}

//for windows x86(32位)
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A {
public:
    virtual int foo(int a) {
        cout << "I am A_foo" << endl;
        return ;
    }
};

class B {
public:
    int foo_stub(int a)
    {
        cout << "I am foo_stub" << endl;
        return ;
    }
};



int main()
{
    unsigned long addr;
    _asm {mov eax, A::foo}
    _asm {mov addr, eax}
    Stub stub;
    stub.set(addr, ADDR(B, foo_stub));
    A a;
    a.foo();
    return ;
}

内聯函數打樁

//for linux
//添加-fno-inline編譯選項，禁止内聯，能擷取到函數位址，打樁參考上面。

//for windows
//添加/Ob0禁用内聯展開。

第三方庫私有成員函數打樁

//for linux
//被測代碼添加-fno-access-private編譯選項，禁用通路權限控制，成員函數都為公有的
//無源碼的動态庫或靜态庫無法自己編譯，需要特殊技巧擷取函數位址
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
    int a;
    int foo(int x){
        cout<<"I am A_foo "<< a << endl;
        return ;
    }
    static int b;
    static int bar(int x){
        cout<<"I am A_bar "<< b << endl;
        return ;
    }
};


ACCESS_PRIVATE_FIELD(A, int, a);
ACCESS_PRIVATE_FUN(A, int(int), foo);
ACCESS_PRIVATE_STATIC_FIELD(A, int, b);
ACCESS_PRIVATE_STATIC_FUN(A, int(int), bar);

int foo_stub(void* obj, int x)
{   
    A* o= (A*)obj;
    cout<<"I am foo_stub"<<endl;
    return ;
}
int bar_stub(int x)
{   
    cout<<"I am bar_stub"<<endl;
    return ;
}
int main()
{
    A a;

    auto &A_a = access_private_field::Aa(a);
    auto &A_b = access_private_static_field::A::Ab();
    A_a = ;
    A_b = ;

    call_private_fun::Afoo(a,);
    call_private_static_fun::A::Abar();

    auto A_foo= get_private_fun::Afoo();
    auto A_bar = get_private_static_fun::A::Abar();

    Stub stub;
    stub.set(A_foo, foo_stub);
    stub.set(A_bar, bar_stub);

    call_private_fun::Afoo(a,);
    call_private_static_fun::A::Abar();
    return ;
}

for windows，__thiscall
#include<iostream>
#include "stub.h"
using namespace std;
class A{
    int a;
    int foo(int x){
        cout<<"I am A_foo "<< a << endl;
        return ;
    }
    static int b;
    static int bar(int x){
        cout<<"I am A_bar "<< b << endl;
        return ;
    }
};


ACCESS_PRIVATE_FIELD(A, int, a);
ACCESS_PRIVATE_FUN(A, int(int), foo);
ACCESS_PRIVATE_STATIC_FIELD(A, int, b);
ACCESS_PRIVATE_STATIC_FUN(A, int(int), bar);
class B {
public:
    int foo_stub(int x)
    {
        cout << "I am foo_stub" << endl;
        return ;
    }
};
int bar_stub(int x)
{   
    cout<<"I am bar_stub"<<endl;
    return ;
}


int main()
{
    A a;

    auto &A_a = access_private_field::Aa(a);
    auto &A_b = access_private_static_field::A::Ab();
    A_a = ;
    A_b = ;

    call_private_fun::Afoo(a,);
    call_private_static_fun::A::Abar();

    auto A_foo= get_private_fun::Afoo();
    auto A_bar = get_private_static_fun::A::Abar();

    Stub stub;
    stub.set(A_foo, ADDR(B,foo_stub));
    stub.set(A_bar, bar_stub);

    call_private_fun::Afoo(a,);
    call_private_static_fun::A::Abar();
    return ;
}

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Stub API 源碼位址： https://github.com/coolxv/cpp-stub

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虛函數打樁

内聯函數打樁

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