《Python编程 从入门到实践》-基础知识总结10

测试代码

编写函数或类时，还可为其编写测试。通过测试，可确定代码面对各种输入都能够按要求的那样工作。在本节中，你将学习如何使用Python模块unittest中的工具来测试代码。

• 测试函数
• 测试类

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一、测试函数

下面是一个简单的函数，它接受名和姓并返回整洁的姓名：

name_function.py

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1. def get_formatted_name(first, last):  
2.     """Generate a neatly formatted full name."""  
3.     full_name = first + ' ' + last  
4.     return full_name.title()  

我们来编写一个使用这个函数的程序。程序names.py 让用户输入名和姓，并显示整洁的全名：

names.py

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1. from name_function import get_formatted_name  
2.   
3. print("Enter 'q' at any time to quit.")  
4. while True:  
5.     first = input("\nPlease give me a first name: ")  
6.     if first == 'q':  
7.         break  
8.     last = input("Please give me a last name: ")  
9.     if last == 'q':  
10.         break  
11.   
12.     formatted_name = get_formatted_name(first, last)  
13.     print("\tNeatly formatted name: " + formatted_name + '.')  

这个程序从name_function.py 中导入get_formatted_name() 。用户可输入一系列的名和姓，并看到格式整洁的全名：

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1. Enter 'q' at any time to quit.  
2.   
3. Please give me a first name: janis  
4. Please give me a last name: joplin  
5. Neatly formatted name: Janis Joplin.  
6.   
7. Please give me a first name: bob  
8. Please give me a last name: dylan  
9. Neatly formatted name: Bob Dylan.  
10.   
11. Please give me a first name: q  

现在假设我们要修改get_formatted_name() ，使其还能够处理中间名。为此，我们可以在每次修改get_formatted_name()后都进行测试：运行程序names.py ，并输入像Janis Joplin 这样的姓名，但这太烦琐了。

所幸Python 提供了一种自动测试函数输出的高效方式，方便我们对get_formatted_name() 进行自动测试。

1. 单元测试和测试用例

Python标准库中的模块unittest提供了代码测试工具。单元测试用于核实函数的某个方面没有问题；测试用例是一组单元测试，这些单元测试一起核实函数在各种情形下的行为都符合要求。

2. 可通过的测试

下面是一个只包含一个方法的测试用例，它检查函数get_formatted_name() 在给定名和姓时能否正确地工作：

test_name_ function.py

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1. import unittest  
2. from name_function import get_formatted_name  
3.   
4. class NamesTestCase(unittest.TestCase):  
5.     """测试name_function.py"""  
6.   
7.     def test_first_last_name(self):  
8.         """能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名吗？"""  
9.         formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')  
10.         self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')  
11.   
12. unittest.main()  

首先，我们导入了模块unittest 和要测试的函数get_formatted_ name()；接着，我们创建了一个名为NamesTestCase 的类，用于包含一系列针对get_formatted_name() 的单元测试。NamesTestCase只包含一个方法，用于测试get_formatted_name()的一个方面。在这个示例中，我们使用实参'janis' 和'joplin' 调用get_formatted_name() ，并将结果存储到变量formatted_name 中。

这里我们使用了unittest 类最有用的功能之一：一个断言方法。断言方法用来核实得到的结果是否与期望的结果一致。代码行self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin') 的意思是说：

“将formatted_name 的值同字符串'Janis Joplin' 进行比较，如果它们相等，就万事大吉，如果它们不相等，跟我说一声！

代码行unittest.main() 让Python 运行这个文件中的测试。运行test_name_function.py 时，得到的输出如下：

[python]  view plain  copy

1. .  
2. ----------------------------------------------------------------------  
3. Ran 1 test in 0.000s  
4.   
5. OK  

第1 行的句点表明有一个测试通过了。

3. 不能通过的测试

下面是函数get_formatted_name() 的新版本，它要求通过一个实参指定中间名：

name_ function.py

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1. def get_formatted_name(first, middle, last):  
2.     """生成整洁的姓名"""  
3.     full_name = first + ' ' + middle + ' ' + last  
4.     return full_name.title()  

这个版本应该能够正确地处理包含中间名的姓名，但对其进行测试时，我们发现它再也不能正确地处理只有名和姓的姓名。这次运行程序test_name_function.py 时，输出如下：

[python]  view plain  copy

1. E  
2. ======================================================================  
3. ERROR: test_first_last_name (__main__.NamesTestCase)  
4. ----------------------------------------------------------------------  
5. Traceback (most recent call last):  
6. File "test_name_function.py", line 8, in test_first_last_name  
7. formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')  
8.   
9. TypeError: get_formatted_name() missing 1 required positional argument: 'last'  
10. ----------------------------------------------------------------------  
11. Ran 1 test in 0.000s  
12.   
13. FAILED (errors=1)  

第1 行输出只有一个字母E ，它指出测试用例中有一个单元测试导致了错误。接下来，我们看到NamesTestCase 中的test_first_last_name() 导致了错误。我们还看到了一个标准的traceback ，它指出函数调用get_formatted_name('janis', 'joplin') 有问题，因为它缺少一个必不可少的位置实参。

4. 测试不通过该怎么办

不要修改测试，而应修复导致测试不能通过的代码：检查刚对函数所做的修改，找出导致函数行为不符合预期的修改。

get_formatted_name()以前只需要两个实参——名和姓，但现在它要求提供名、中间名和姓。新增的中间名参数是必不可少的，这导致get_formatted_name()的行为不符合预期。就这里而言，最佳的选择是让中间名变为可选的。

name_function.py

[python]  view plain  copy

1. def get_formatted_name(first, last, middle=''):  
2.     """生成整洁的姓名"""  
3.     if middle:  
4.         full_name = first + ' ' + middle + ' ' + last  
5.     else:  
6.         full_name = first + ' ' + last  
7.     return full_name.title()  

现在，对于两种不同的姓名，这个函数都应该能够正确地处理。

我们再次运行test_name_function.py ：

[python]  view plain  copy

1. .  
2. ----------------------------------------------------------------------  
3. Ran 1 test in 0.000s  
4.   
5. OK  

5. 添加新测试

我们再编写一个测试，用于测试包含 中间名的姓名。为此，我们在NamesTestCase 类中再添加一个方法：

[python]  view plain  copy

1. import unittest  
2. from name_function import get_formatted_name  
3.   
4. class NamesTestCase(unittest.TestCase):  
5.     """测试name_function.py """  
6.   
7.     def test_first_last_name(self):  
8.         """能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名吗？"""  
9.         formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')  
10.         self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')  
11.   
12.     def test_first_last_middle_name(self):  
13.         """能够正确地处理像Wolfgang Amadeus Mozart这样的姓名吗？"""  
14.         formatted_name = get_formatted_name('wolfgang', 'mozart', 'amadeus')  
15.         self.assertEqual(formatted_name, 'Wolfgang Amadeus Mozart')  
16.   
17. unittest.main()  

我们将这个方法命名为test_first_last_middle_name() 。方法名必须以test_ 打头，这样它才会在我们运行test_name_function.py 时自动运行。这些方法由Python 自动调用，你根本不用编写调用它们的代码。

我们再次运行test_name_function.py 时，两个测试都通过了：

[python]  view plain  copy

1. ..  
2. ----------------------------------------------------------------------  
3. Ran 2 tests in 0.000s  
4.   
5. OK  

二、测试类

前半部分，你编写了针对单个函数的测试，下面来编写针对类的测试。

1. 各种断言方法

Python在unittest.TestCase类中提供了很多断言方法。

2. 一个要测试的类

一个帮助管理匿名调查的类：

survey.py

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1. class AnonymousSurvey():  
2.     """收集匿名调查问卷的答案"""  
3.   
4.     def __init__(self, question):  
5.         """存储一个问题，并为存储答案做准备"""  
6.         self.question = question  
7.         self.responses = []  
8.   
9.     def show_question(self):  
10.         """显示调查问卷"""  
11.         print(question)  
12.   
13.     def store_response(self, new_response):  
14.         """存储单份调查答卷"""  
15.         self.responses.append(new_response)  
16.   
17.     def show_results(self):  
18.         """显示收集到的所有答卷"""  
19.         print("Survey results:")  
20.         for response in responses:  
21.             print('- ' + response)  

为证明AnonymousSurvey 类能够正确地工作，我们来编写一个使用它的程序：

language_survey.py

[python]  view plain  copy

1. from survey import AnonymousSurvey  
2.   
3. #定义一个问题，并创建一个表示调查的AnonymousSurvey对象  
4. question = "What language did you first learn to speak?"  
5. my_survey = AnonymousSurvey(question)  
6.   
7. #显示问题并存储答案  
8. my_survey.show_question()  
9. print("Enter 'q' at any time to quit.\n")  
10. while True:  
11.     response = input("Language: ")  
12.     if response == 'q':  
13.         break  
14.     my_survey.store_response(response)  
15.   
16. # 显示调查结果  
17. print("\nThank you to everyone who participated in the survey!")  
18. my_survey.show_results()  

这个程序定义了一个问题（"What language did you first learn to speak? " ），并使用这个问题创建了一个AnonymousSurvey 对象。接下来，这个程序调用show_question() 来显示问题，并提示用户输入答案。收到每个答案的同时将其存储起来。用户输入所有答案（输入q 要求退出）后，调用show_results() 来打印调查结果：

[python]  view plain  copy

1. What language did you first learn to speak?  
2. Enter 'q' at any time to quit.  
3.   
4. Language: English  
5. Language: Spanish  
6. Language: English  
7. Language: Mandarin  
8. Language: q  
9.   
10. Thank you to everyone who participated in the survey!  
11. Survey results:  
12. - English  
13. - Spanish  
14. - English  
15. - Mandarin  

AnonymousSurvey类可用于进行简单的匿名调查。假设我们将它放在了模块survey中，并想进行改进：让每位用户都可输入多个答案；编写一个方法，它只列出不同的答案，并指出每个答案出现了多少次；再编写一个类，用于管理非匿名调查。进行上述修改存在风险，可能会影响AnonymousSurvey 类的当前行为。例如，允许每位用户输入多个答案时，可能不小心修改了处理单个答案的方式。要确认在开发这个模块时没有破坏既有行为，可以编写针对这个类的测试。

3. 测试AnonymousSurvey 类

test_survey.py

[python]  view plain  copy

1. import unittest  
2. from survey import AnonymousSurvey  
3.   
4. class TestAnonmyousSurvey(unittest.TestCase):  
5.     """针对AnonymousSurvey类的测试"""  
6.   
7.     def test_store_single_response(self):  
8.         """测试单个答案会被妥善地存储"""  
9.         question = "What language did you first learn to speak?"  
10.         my_survey = AnonymousSurvey(question)  
11.         my_survey.store_response('English')  
12.   
13.         self.assertIn('English', my_survey.responses)  
14.   
15. unittest.main()  

第一个测试方法验证调查问题的单个答案被存储后，会包含在调查结果列表中。

self.assertIn('English', my_survey.responses)检查English 是否包含在列表my_survey.responses 中。

当我们运行test_survey.py 时，测试通过了：

[python]  view plain  copy

1. .  
2. ----------------------------------------------------------------------  
3. Ran 1 test in 0.001s  
4.   
5. OK  

这很好，但只能收集一个答案的调查用途不大。下面来核实用户提供三个答案时，它们也将被妥善地存储。为此，我们在TestAnonymousSurvey 中再添加一个方法：

[python]  view plain  copy

1. import unittest  
2. from survey import AnonymousSurvey  
3.   
4. class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):  
5.     """针对AnonymousSurvey类的测试"""  
6.   
7.     def test_store_single_response(self):  
8.         """测试单个答案会被妥善地存储"""  
9.         --snip--  
10.   
11.     def test_store_three_responses(self):  
12.         """测试三个答案会被妥善地存储"""  
13.         question = "What language did you first learn to speak?"  
14.         my_survey = AnonymousSurvey(question)  
15.         responses = ['English', 'Spanish', 'Mandarin']  
16.         for response in responses:  
17.             my_survey.store_response(response)  
18.   
19.         for response in responses:  
20.             self.assertIn(response, my_survey.responses)  
21.   
22. unittest.main()  

我们将这个方法命名为test_store_three_responses() ，并像test_store_single_response()一样，在其中创建一个调查对象。我们定义了一个包含三个不同答案的列表，再对其中每个答案都调用store_response() 。存储这些答案后，我们使用一个循环来确认每个答案都包含在my_survey.responses 中。

我们再次运行test_survey.py 时，两个测试（针对单个答案的测试和针对三个答案的测试）都通过了：

[python]  view plain  copy

1. ..  
2. ----------------------------------------------------------------------  
3. Ran 2 tests in 0.000s  
4.   
5. OK  

4. 方法setUp()

在前面的test_survey.py 中，我们在每个测试方法中都创建了一个AnonymousSurvey 实例，并在每个方法中都创建了答案。unittest.TestCase 类包含方法setUp() ，让我们只需创建这些对象一次，并在每个测试方法中使用它们。

下面使用setUp() 来创建一个调查对象和一组答案，供方法test_store_single_response() 和test_store_three_responses() 使用：

[python]  view plain  copy

1. import unittest  
2. from survey import AnonymousSurvey  
3.   
4. class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):  
5.     """针对AnonymousSurvey类的测试"""  
6.   
7.     def setUp(self):  
8.         """ 
9.         创建一个调查对象和一组答案，供使用的测试方法使用 
10.         """  
11.         question = "What language did you first learn to speak?"  
12.         self.my_survey = AnonymousSurvey(question)  
13.         self.responses = ['English', 'Spanish', 'Mandarin']  
14.   
15.     def test_store_single_response(self):  
16.         """测试单个答案会被妥善地存储"""  
17.         self.my_survey.store_response(self.responses[0])  
18.         self.assertIn(self.responses[0], self.my_survey.responses)  
19.   
20.     def test_store_three_responses(self):  
21.         """测试三个答案会被妥善地存储"""  
22.         for response in self.responses:  
23.             self.my_survey.store_response(response)  
24.         for response in self.responses:  
25.             self.assertIn(response, self.my_survey.responses)  
26.   
27. unittest.main()  

方法setUp() 做了两件事情：创建一个调查对象；创建一个答案列表。存储这两样东西的变量名包含前缀self（即存储在属性中），因此可在这个类的任何地方使用。这让两个测试方法都更简单，因为它们都不用创建调查对象和答案。方法test_store_three_response()核实self.responses  中的第一个答案——self.responses[0]—— 被妥善地存储， 而方法test_store_three_response() 核实self.responses 中的全部三个答案都被妥善地存储。再次运行test_survey.py 时，这两个测试也都通过了。