gmock

最新推荐文章于 2025-11-29 11:32:53 发布

原创最新推荐文章于 2025-11-29 11:32:53 发布 · 306 阅读

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Google Mock（简称 GMock）是与 Google Test（GTest）配套的模拟框架，主要用于解决单元测试中 “被测试代码依赖外部组件（如其他模块、硬件接口、网络服务等）” 的问题。它的核心功能是创建 “模拟对象（Mock Object）”，通过定义 “期望的交互行为” 来隔离被测试代码与外部依赖，让测试更聚焦于被测试模块的逻辑正确性。
一、GMock 的核心功能：解决 “依赖隔离” 问题
在单元测试中，被测试的代码（如 SSD 固件中的 “坏块管理模块”）往往依赖其他组件（如 “NAND 闪存接口模块”）。如果这些依赖组件：
尚未开发完成（如 NAND 驱动还在调试）；
难以构造或控制（如真实 NAND 的硬件状态不可控）；
操作耗时或不稳定（如读写真实 NAND 的耗时会干扰测试效率）；
此时，直接使用真实依赖会导致测试难以编写、执行缓慢或结果不稳定。GMock 通过模拟这些依赖组件，让被测试代码 “以为” 在和真实组件交互，实则在与模拟对象交互，从而实现 “隔离依赖、专注逻辑” 的测试目标。
二、GMock 的关键能力与概念

定义 “模拟对象”（Mock Object）
模拟对象是对真实依赖组件的 “高仿”：它实现了与真实组件相同的接口（如 NAND 接口的read_block、write_page方法），但内部逻辑是 “可定制的”（由测试用例控制）。
例如，在 SSD 固件测试中，为 NAND 接口创建模拟对象：
cpp
运行
// 真实NAND接口（抽象类/纯虚函数）
class NandInterface {
public:
virtual ~NandInterface() = default;
virtual int read_block(uint32_t block_id, char* data) = 0; // 读块接口
virtual int write_page(uint32_t page_id, const char* data) = 0; // 写页接口
};

// 用GMock创建模拟对象（继承真实接口，并用MOCK_METHOD定义模拟方法）
class MockNand : public NandInterface {
public:
// 模拟read_block方法：参数类型、返回值需与真实接口一致
MOCK_METHOD2(read_block, int(uint32_t block_id, char* data));
// 模拟write_page方法
MOCK_METHOD2(write_page, int(uint32_t page_id, const char* data));
};
2. 设定 “期望”（Expectations）
通过 GMock 的宏（如EXPECT_CALL）定义 “被测试代码应该如何调用模拟对象的方法”，包括：
调用哪些方法；
传入什么参数；
调用多少次；
返回什么结果（或抛出什么异常）。
例如，测试 “坏块管理模块” 时，期望它会先调用read_block检查块 0 是否为坏块，并让模拟对象返回 “块 0 是坏块”：
cpp
运行
TEST(BadBlockMgrTest, CheckBadBlock) {
MockNand mock_nand; // 创建模拟NAND对象
BadBlockMgr mgr(&mock_nand); // 被测试的坏块管理器，依赖模拟NAND

// 设定期望：mgr会调用mock_nand的read_block，参数为block_id=0，且只调用1次
// 当调用发生时，让mock_nand返回1（表示“坏块”）
EXPECT_CALL(mock_nand, read_block(0, testing::_))
    .Times(1)
    .WillOnce(Return(1));

// 执行被测试逻辑：检查块0是否为坏块
bool is_bad = mgr.check_block(0);

// 断言结果：期望块0被判定为坏块
EXPECT_TRUE(is_bad);

}
这里的testing::表示 “任意参数”（忽略data指针的具体值），Times(1)要求方法必须被调用 1 次，WillOnce(Return(1))指定调用后返回 1。
3. 验证 “交互是否符合期望”
GMock 会自动记录模拟对象的方法调用情况，在测试结束时（如TEST函数退出时）验证：
所有EXPECT_CALL设定的期望是否被满足（如方法是否按预期次数调用、参数是否匹配）；
是否有 “未被期望的调用”（如被测试代码意外调用了write_page，而测试用例未定义此期望）。
如果验证失败，测试会报错并提示具体原因（如 “read_block(0, …)被调用了 0 次，预期 1 次”）。
4. 灵活控制模拟对象的行为
GMock 支持复杂的行为定制，例如：
多次调用同一方法时返回不同结果（WillRepeatedly、WillOnce+WillOnce）；
根据输入参数返回不同值（WithArgs结合Return）；
模拟耗时操作（通过自定义Action）；
抛出异常（WillOnce(Throw(std::runtime_error(“timeout”)))）。
例如，模拟 NAND 读块时 “前 2 次超时，第 3 次成功”：
cpp
运行
EXPECT_CALL(mock_nand, read_block(5, testing::))
.Times(3)
.WillOnce(Throw(std::runtime_error(“timeout”))) // 第1次调用：抛超时异常
.WillOnce(Throw(std::runtime_error(“timeout”))) // 第2次调用：抛超时异常
.WillOnce(Return(0)); // 第3次调用：返回0（成功）
三、GMock 与 GTest 的关系
GTest：是单元测试框架，负责组织测试用例（TEST/TEST_F）、提供断言（EXPECT_EQ/ASSERT_TRUE等）、运行测试并生成报告。
GMock：是模拟框架，依赖 GTest 的断言机制，专注于创建模拟对象、定义交互期望、验证依赖调用。
两者通常一起使用：用 GMock 解决依赖隔离问题，用 GTest 组织用例和断言结果，共同构成完整的单元测试方案。
四、在 SSD 固件开发中的典型应用
SSD 固件的核心模块（如 FTL、ECC、坏块管理）往往依赖硬件接口（NAND 控制器、PCIe 寄存器、电源管理芯片等），GMock 的价值尤为突出：
测试ECC 纠错模块时，用MockNand模拟 “读页时返回带错误的数据”，验证 ECC 是否能正确纠错，无需真实 NAND 硬件；
测试FTL 地址映射模块时，用MockNand模拟 “写页失败”，验证 FTL 是否会触发重试或切换备用块；
测试NVMe 协议解析模块时，用MockHostInterface模拟 “主机发送非法命令”，验证固件是否能返回正确的错误码（如0x0002）。
简言之，GMock 是单元测试中 “隔离外部依赖” 的利器，它让开发者能在 “纯净环境” 中测试代码逻辑，尤其适合 SSD 固件这类强依赖硬件、场景复杂的嵌入式开发领域。