Boost.Test 單元測試框架學習總結：從入門到進階

常見 C++ 單元測試框架對比

快速上手：自動註冊模式

#define BOOST_TEST_MODULE example
#include <boost/test/unit_test.hpp>

int add(int i, int j);  // 被測函數

BOOST_AUTO_TEST_SUITE(minimal_test)

BOOST_AUTO_TEST_CASE(my_test) {
    BOOST_CHECK(add(2, 2) == 5);        // 失敗，記錄錯誤繼續
    BOOST_REQUIRE(add(2, 2) == 4);      // 失敗則拋異常，停止當前用例
    if (add(2, 2) != 4) BOOST_ERROR("oops!");
    if (add(2, 2) != 4) BOOST_FAIL("oops!");  // 拋異常停止
    if (add(2, 2) != 4) throw "oops!";        // 同 BOOST_FAIL
    BOOST_CHECK_MESSAGE(add(2,2)==4, "add result: " << add(2,2));
    BOOST_CHECK_EQUAL(add(2, 2), 4);   // 專用相等檢查，輸出更友好
}

BOOST_AUTO_TEST_SUITE_END()

關鍵宏說明

• BOOST_TEST_MODULE：定義測試模塊名，**整個測試程序只能定義一次**
• BOOST_AUTO_TEST_SUITE(name)：創建測試套件，自動加入主套件
• BOOST_AUTO_TEST_CASE(name)：創建測試用例，自動加入當前套件
• 斷言宏：CHECK(記錄繼續) vs REQUIRE(致命停止)；ERROR/FAIL 自定義消息

參數化測試：單用例多數據

#include <boost/test/included/unit_test.hpp>
#include <boost/test/parameterized_test.hpp>
using namespace boost::unit_test;

void free_test_function(int i) {
    BOOST_CHECK(i < 4);
}

test_suite* init_unit_test_suite(int argc, char* argv[]) {
    int params[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    framework::master_test_suite().add(
        BOOST_PARAM_TEST_CASE(&free_test_function, params, params+5)
    );
    return 0;
}

將用參數 1~5 分別運行 5 次測試。BOOST_PARAM_TEST_CASE 參數：函數指針、首迭代器、尾迭代器。

夾具：RAII 風格的設置/清理

struct Fixture {
    int i;
    Fixture() : i(0) { /* setup */ }
    ~Fixture() { /* teardown */ }
};

BOOST_FIXTURE_TEST_SUITE(suite_name, Fixture)

BOOST_FIXTURE_TEST_CASE(test1, Fixture) {
    BOOST_CHECK(i == 1);  // 直接訪問 fixture 成員
    ++i;
}

BOOST_FIXTURE_TEST_CASE(test2) {  // 隱式使用 suite 級 fixture
    BOOST_CHECK_EQUAL(i, 1);      // 每個用例獨立構造/析構 fixture
}

BOOST_AUTO_TEST_SUITE_END()

• BOOST_FIXTURE_TEST_SUITE 替代 BOOST_AUTO_TEST_SUITE，指定套件級夾具
• BOOST_FIXTURE_TEST_CASE 替代 BOOST_AUTO_TEST_CASE，指定用例級夾具
• **每個用例都會構造/析構一次夾具**，保證隔離性

運行時參數控制輸出

test.exe --build_info=yes --log_level=all --output_format=XML --run_test=*/test1 --show_progress=yes

避坑指南

1. **多文件定義 BOOST_TEST_MODULE** → 鏈接錯誤 multiple definition of init_unit_test_suite。解決：僅主文件定義，其他文件只包含頭文件
2. **忘記鏈接 boost_unit_test_framework** → 未定義符號。CMake: target_link_libraries(test PRIVATE Boost::unit_test_framework)
3. **浮點數比較** → 用 BOOST_CHECK_CLOSE(a, b, tolerance%) 而非 BOOST_CHECK_EQUAL
4. **異常安全** → BOOST_CHECK_NO_THROW/BOOST_CHECK_THROW/BOOST_CHECK_EXCEPTION

現代化建議

新項目可考慮 Google Test (gtest) 或 Catch2：

• 語法更簡潔（無需 BOOST_AUTO_TEST_SUITE 等宏）
• 斷言宏自動捕獲表達式文本，失敗輸出更豐富
• 原生支持 BDD 風格 (SCENARIO/GIVEN/WHEN/THEN)
• 單頭文件部署

但 Boost.Test 仍是 Boost 生態項目、需零額外依賴場景的優秀選擇。

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