005-02: Host 端单元测试

概述

Host 端测试是在 Linux 宿主机上运行的单元测试，编译时定义 CINUX_HOST_TEST 宏。这类测试可以充分利用宿主机的调试工具和标准库，适合快速验证算法逻辑。

目录结构

test/
├── CMakeLists.txt          # Host 测试构建配置
├── framework/
│   └── test_framework.h    # 自研测试框架
└── unit/
    ├── test_smoke.cpp               # 冒烟测试
    └── test_kprintf_format.cpp      # kprintf 格式化测试

CMake 配置

配置文件：test/CMakeLists.txt

关键配置项

# 设置测试专用编译定义
set(CINUX_HOST_TEST ON)

# 设置测试包含目录
set(TEST_INCLUDE_DIRS
    ${CMAKE_SOURCE_DIR}/test/framework
    ${CMAKE_SOURCE_DIR}/kernel
)

# 启用 CTest
enable_testing()

测试可执行文件

test_smoke - 冒烟测试

add_executable(test_smoke unit/test_smoke.cpp)
target_compile_definitions(test_smoke PRIVATE CINUX_HOST_TEST)
target_include_directories(test_smoke PRIVATE ${TEST_INCLUDE_DIRS})
add_test(NAME smoke COMMAND test_smoke)

test_kprintf_format - 格式化函数测试

add_executable(test_kprintf_format
    unit/test_kprintf_format.cpp
    ${CMAKE_SOURCE_DIR}/kernel/mini/lib/private/format.cpp
)
target_compile_definitions(test_kprintf_format PRIVATE CINUX_HOST_TEST)
target_include_directories(test_kprintf_format PRIVATE ${TEST_INCLUDE_DIRS})
add_test(NAME kprintf_format COMMAND test_kprintf_format)

现有测试用例

1. 冒烟测试 (test_smoke.cpp)

文件：test/unit/test_smoke.cpp

目的：验证测试框架本身工作正常

测试名称	内容
smoke: 1+1=2	基本整数运算和断言宏验证
smoke: boundary values	零值、负数、边界比较
smoke: pointer assertions	空指针、非空指针验证
smoke: string placeholder	字符串测试预留位置

运行：

make test_smoke_run
# 或
ctest -R smoke

2. kprintf 格式化测试 (test_kprintf_format.cpp)

文件：test/unit/test_kprintf_format.cpp

目的：测试内核格式化函数的正确性

十进制格式化测试

测试名称	输入	预期输出
kprintf: decimal positive	42	"42"
kprintf: decimal negative	-12345	"-12345"
kprintf: decimal zero	0	"0"
kprintf: decimal INT64_MIN	INT64_MIN	"-9223372036854775808"
kprintf: decimal INT64_MAX	INT64_MAX	"9223372036854775807"

十六进制格式化测试

测试名称	输入	预期输出
kprintf: hex lowercase	0xDEADBEEF	"deadbeef"
kprintf: hex uppercase	0xDEADBEEF	"DEADBEEF"
kprintf: hex zero	0	"0"
kprintf: hex all digits	0x123456789ABCDEF0	"123456789abcdef0"

二进制格式化测试

测试名称	输入	预期输出
kprintf: binary	0b101010	"101010"
kprintf: binary zero	0	"0"
kprintf: binary leading zeros suppressed	0b00101	"101"
kprintf: binary max 64-bit	0xFFFFFFFFFFFFFFFF	64 个 '1'
kprintf: binary power of 2	1 << n	"1" + n 个 "0"

运行 Host 测试

构建测试

cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug -DCINUX_BUILD_TESTS=ON ..
make

运行所有 Host 测试

make test_host
# 或
ctest --output-on-failure

运行特定测试

# 冒烟测试
make test_smoke_run
# 或
./test/test_smoke

# 格式化测试
./test/test_kprintf_format

详细模式

make test_verbose
# 或
ctest --verbose --output-on-failure

Host 测试的优势

1. 快速反馈：无需启动 QEMU，测试运行速度快
2. 调试便利：可使用 GDB、Valgrind 等工具
3. 标准库支持：可使用 std::string、<limits.h> 等
4. CI 友好：易于集成到持续集成流程

编译差异

特性	Host 测试	内核测试
编译标志	CINUX_HOST_TEST	无
标准库	可用	不可用 (-ffreestanding)
异常	支持	禁用 (-fno-exceptions)
RTTI	支持	禁用 (-fno-rtti)
输出	printf	serial_printf

添加新 Host 测试

1. 在 test/unit/ 创建 test_<feature>.cpp
2. 包含测试框架：

   #define TEST_FRAMEWORK_IMPL
   #include "test_framework.h"

3. 编写测试用例：

   TEST("feature: description") {
       ASSERT_EQ(result, expected);
   }

4. 在 test/CMakeLists.txt 添加目标：

   add_executable(test_<feature> unit/test_<feature>.cpp)
   target_compile_definitions(test_<feature> PRIVATE CINUX_HOST_TEST)
   target_include_directories(test_<feature> PRIVATE ${TEST_INCLUDE_DIRS})
   add_test(NAME <feature> COMMAND test_<feature>)