单元测试编码

单元测试是软件开发中用于验证单个功能单元（如函数、方法）是否按照预期工作的技术。在 Go 语言中，标准库提供了强大的单元测试支持。通过 Go 提供的 testing 包，可以方便地编写和运行单元测试。

1. 介绍：Go 语言的单元测试

1.1 单元测试的重要性

单元测试用于验证代码中最小的单元（如函数、方法）的行为是否符合预期。通过自动化单元测试，开发人员可以：

确保每个功能模块在修改后依然正常工作。
提前发现代码中的问题，减少集成时的错误。
提高代码的可靠性和可维护性。

1.2 Go 语言的 `testing` 包

Go 的 testing 包提供了所有编写和执行单元测试所需的功能。它的核心是 t *testing.T 类型，开发者通过它来报告测试结果和错误信息。

t.Errorf：记录错误但继续执行测试。
t.Fatalf：记录错误并停止当前测试。
t.Log：记录测试中的信息，输出到终端。

1.3 测试函数命名规范

Go 的单元测试函数必须以 Test 开头，后面跟上要测试的功能名称。例如，要测试 Add 函数，测试函数的名字应为 TestAdd。

1.4 测试文件的命名

单元测试代码文件的命名规则是以 _test.go 结尾。例如，main_test.go，mathutil_test.go 等。

2. 编写单元测试

2.1 基本单元测试示例

文件：mathutil.go

// mathutil.go 文件包含简单的数学操作
package mathutil

// Add 返回两个整数的和
func Add(a, b int) int {
    return a + b
}

文件：mathutil_test.go

// mathutil_test.go 包含对mathutil包的测试
package mathutil

import "testing"

// TestAdd 测试 Add 函数
func TestAdd(t *testing.T) {
    result := Add(2, 3)
    expected := 5

    if result != expected {
        t.Errorf("Add(2, 3) = %d; expected %d", result, expected)
    }
}

代码解释：

TestAdd：测试 Add 函数，验证 2 + 3 是否等于 5。
t.Errorf：如果结果不符合预期，输出错误信息。

2.2 使用 `t.Log` 和 `t.Fatalf` 记录调试信息

文件：mathutil_test.go

package mathutil

import "testing"

// TestAddWithLog 测试 Add 函数并记录调试信息
func TestAddWithLog(t *testing.T) {
    result := Add(2, 3)
    expected := 5

    if result != expected {
        t.Errorf("Add(2, 3) = %d; expected %d", result, expected)
    } else {
        t.Logf("Add(2, 3) = %d; expected %d", result, expected)
    }
}

// TestAddWithFatal 测试 Add 函数并在失败时停止测试
func TestAddWithFatal(t *testing.T) {
    result := Add(2, 3)
    expected := 6

    if result != expected {
        t.Fatalf("Add(2, 3) = %d; expected %d", result, expected)
    }
}

代码解释：

t.Logf：记录测试中信息，如计算过程的中间结果。
t.Fatalf：如果结果不符合预期，报告错误并停止当前测试的执行。

2.3 测试多个用例

有时需要测试多个输入和期望结果，可以通过表驱动的方式实现多个测试用例。

文件：mathutil_test.go

package mathutil

import "testing"

// TestAddMultiple 测试 Add 函数的多个用例
func TestAddMultiple(t *testing.T) {
    tests := []struct {
        a, b     int
        expected int
    }{
        {2, 3, 5},
        {0, 0, 0},
        {-1, -1, -2},
        {100, 200, 300},
    }

    for _, test := range tests {
        result := Add(test.a, test.b)
        if result != test.expected {
            t.Errorf("Add(%d, %d) = %d; expected %d", test.a, test.b, result, test.expected)
        }
    }
}

代码解释：

使用结构体数组存储不同的测试数据和期望结果，循环遍历进行测试。
通过 t.Errorf 记录每个用例的错误信息。

3. 使用测试工具和命令

3.1 运行单元测试

运行当前包的所有测试：
```
go test
```
运行特定测试函数：
```
go test -run TestAdd
```
查看测试覆盖率：
```
go test -cover
```
查看详细的测试输出：
```
go test -v
```

3.2 测试覆盖率和性能基准

生成覆盖率报告：
```
go test -coverprofile=coverage.out
```
查看覆盖率报告：
```
go tool cover -html=coverage.out
```

3.3 基准测试

基准测试用于评估代码性能，Go 通过 testing.B 类型提供基准测试支持。

文件：mathutil_test.go

package mathutil

import "testing"

// BenchmarkAdd 测试 Add 函数的性能
func BenchmarkAdd(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        Add(2, 3)
    }
}

运行基准测试：