python编程：从入门到实践-11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。测试让你信心满满，深信即便有更多的人使用你的程序，它也能正确地工作。在程序中添加新代码时，你也可以对其进行测试，确认它们不会破坏程序既有的行为。程序员都会犯错，因此每个程序员都必须经常测试其代码，在用户发现问题前找出它们。

在本章中，你将学习如何使用Python模块unittest中的工具来测试代码。你将学习编写测试用例，核实一系列输入都将得到预期的输出。你将看到测试通过了是什么样子，测试未通过又是什么样子，还将知道测试未通过如何有助于改进代码。你将学习如何测试函数和类，并将知道该为项目编写多少个测试。

1测试函数

name_function.py

def get_formatted_name(first, last):"""Generate a neatly formatted full name."""full_name = first + ' ' + lastreturn full_name.title()

names.py

from name_function import get_formatted_nameprint("Enter 'q' at any time to quit.")while True:first = input("\nPlease give me a first name: ")if first == 'q':breaklast = input("Please give me a last name: ")if last == 'q':breakformatted_name = get_formatted_name(first, last)print("\tNeatly formatted name: " + formatted_name + '.')Enter 'q' at any time to quit.Please give me a first name: janisPlease give me a last name: joplinNeatly formatted name: Janis Joplin.Please give me a first name: bobPlease give me a last name: dylanNeatly formatted name: Bob Dylan.Please give me a first name: q

假设我们要修改get_formatted_name()，使其还能够处理中间名。这样做时，我们要确保不破坏这个函数处理只有名和姓的姓名的方式。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。

倘若我们对get_formatted_name()进行自动测试，就能始终信心满满，确信给这个函数提供我们测试过的姓名时，它都能正确地工作。

1.1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。

良好的测试用例考虑到了函数可能收到的各种输入，包含针对所有这些情形的测试。全覆盖式测试用例包含一整套单元测试，涵盖了各种可能的函数使用方式。对于大型项目，要实现全覆盖可能很难。

通常，最初只要针对代码的重要行为编写测试即可，等项目被广泛使用时再考虑全覆盖。

1.2可通过的测试

创建测试用例的语法需要一段时间才能习惯，但测试用例创建后，再添加针对函数的单元测试就很简单了。要为函数编写测试用例，可先导入模块unittest以及要测试的函数，再创建一个继承unittest.TestCase的类，并编写一系列方法对函数行为的不同方面进行测试。

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

import unittestfrom name_function import get_formatted_nameclass NamesTestCase(unittest.TestCase):"""测试name_function.py"""def test_first_last_name(self):"""能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名吗？"""formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')unittest.main()

我们导入了模块unittest和要测试的函数get_formatted_ name()。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。你可随便给这个类命名，但最好让它看起来与要测试的函数相关，并包含字样Test。这个类必须继承unittest.TestCase类，这样Python才知道如何运行你编写的测试。

NamesTestCase只包含一个方法，用于测试get_formatted_name()的一个方面。我们将这个方法命名为test_first_last_name()，因为我们要核实的是只有名和姓的姓名能否被正确地格式化。我们运行test_name_function.py时，所有以test_打头的方法都将自动运行。在这个方法中，我们调用了要测试的函数，并存储了要测试的返回值。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。

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。在这里，我们知道get_formatted_name()应返回这样的姓名，即名和姓的首字母为大写，且它们之间有一个空格，因此我们期望formatted_name的值为JanisJoplin。为检查是否确实如此，我们调用unittest的方法assertEqual()，并向它传递formatted_name和’Janis Joplin’。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：

.----------------------------------------------------------------------Ran 1 test in 0.000sOK

句点表明有一个测试通过了。接下来的一行指出Python运行了一个测试，消耗的时间不到0.001秒。最后的OK表明该测试用例中的所有单元测试都通过了。

上述输出表明，给定包含名和姓的姓名时，函数get_formatted_name()总是能正确地处理。修改get_formatted_name()后，可再次运行这个测试用例。如果它通过了，我们就知道在给定JanisJoplin这样的姓名时，这个函数依然能够正确地处理。

1.3不能通过的测试

name_ function.py

def get_formatted_name(first, middle, last):"""生成整洁的姓名"""full_name = first + ' ' + middle + ' ' + lastreturn full_name.title()

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

E======================================================================ERROR: test_first_last_name (__main__.NamesTestCase)----------------------------------------------------------------------Traceback (most recent call last):File "test_name_function.py", line 8, in test_first_last_nameformatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')TypeError: get_formatted_name() missing 1 required positional argument: 'last'----------------------------------------------------------------------Ran 1 test in 0.000sFAILED (errors=1)

字母E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。测试用例包含众多单元测试时，知道哪个测试未通过至关重要。

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。

我们还看到运行了一个单元测试。最后，还看到了一条消息，它指出整个测试用例都未通过，因为运行该测试用例时发生了一个错误。这条消息位于输出末尾，让你一眼就能看到——你可不希望为获悉有多少测试未通过而翻阅长长的输出。

1.4测试未通过时怎么办

测试未通过时，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。

要将中间名设置为可选的，可在函数定义中将形参middle移到形参列表末尾，并将其默认值指定为一个空字符串。

def get_formatted_name(first, last, middle=''):"""生成整洁的姓名"""if middle:full_name = first + ' ' + middle + ' ' + lastelse:full_name = first + ' ' + lastreturn full_name.title()

1.5添加新测试

import unittestfrom name_function import get_formatted_nameclass NamesTestCase(unittest.TestCase):"""测试name_function.py """def test_first_last_name(self):"""能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名吗？"""formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')def test_first_last_middle_name(self):"""能够正确地处理像Wolfgang Amadeus Mozart这样的姓名吗？"""formatted_name = get_formatted_name('wolfgang', 'mozart', 'amadeus')self.assertEqual(formatted_name, 'Wolfgang Amadeus Mozart')unittest.main()

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。这个方法名清楚地指出了它测试的是get_formatted_name()的哪个行为，这样，如果该测试未通过，我们就会马上知道受影响的是哪种类型的姓名。在TestCase类中使用很长的方法名是可以的；这些方法的名称必须是描述性的，这才能让你明白测试未通过时的输出；这些方法由Python自动调用，你根本不用编写调用它们的代码。

2测试类

2.1各种断言方法

Python在unittest.TestCase类中提供了很多断言方法。前面说过，断言方法检查你认为应该满足的条件是否确实满足。如果该条件确实满足，你对程序行为的假设就得到了确认，你就可以确信其中没有错误。如果你认为应该满足的条件实际上并不满足，Python将引发异常。

下表描述了6个常用的断言方法。使用这些方法可核实返回的值等于或不等于预期的值、返回的值为True或False、返回的值在列表中或不在列表中。你只能在继承unittest.TestCase的类中使用这些方法

unittest Module中的断言方法

2.2一个要测试的类

类的测试与函数的测试相似——你所做的大部分工作都是测试类中方法的行为，但存在一些不同之处。

一个帮助管理匿名调查的类

survey.py

class AnonymousSurvey():"""收集匿名调查问卷的答案"""def __init__(self, question):"""存储一个问题，并为存储答案做准备"""self.question = questionself.responses = []def show_question(self):"""显示调查问卷"""print(question)def store_response(self, new_response):"""存储单份调查答卷"""self.responses.append(new_response)def show_results(self):"""显示收集到的所有答卷"""print("Survey results:")for response in responses:print('- ' + response)

这个类首先存储了一个你指定的调查问题，并创建了一个空列表，用于存储答案。

这个类包含打印调查问题的方法、在答案列表中添加新答案的方法以及将存储在列表中的答案都打印出来的方法。要创建这个类的实例，只需提供一个问题即可。有了表示调查的实例后，就可使用show_question()来显示其中的问题，可使用store_response()来存储答案，并使用show_results()来显示调查结果。

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

from survey import AnonymousSurvey#定义一个问题，并创建一个表示调查的AnonymousSurvey对象question = "What language did you first learn to speak?"my_survey = AnonymousSurvey(question)#显示问题并存储答案my_survey.show_question()print("Enter 'q' at any time to quit.\n")while True:response = input("Language: ")if response == 'q':breakmy_survey.store_response(response)# 显示调查结果print("\nThank you to everyone who participated in the survey!")my_survey.show_results()What language did you first learn to speak?Enter 'q' at any time to quit.Language: EnglishLanguage: SpanishLanguage: EnglishLanguage: MandarinLanguage: qThank you to everyone who participated in the survey!Survey results:- English- Spanish- English- 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。

2.3测试 AnonymousSurvey 类

对AnonymousSurvey类的行为的一个方面进行验证：如果用户面对调查问题时只提供了一个答案，这个答案也能被妥善地存储。为此，我们将在这个答案被存储后，使用方法assertIn()来核实它包含在答案列表中

test_survey.py

import unittestfrom survey import AnonymousSurveyclass TestAnonmyousSurvey(unittest.TestCase):"""针对AnonymousSurvey类的测试"""def test_store_single_response(self):"""测试单个答案会被妥善地存储"""question = "What language did you first learn to speak?"my_survey = AnonymousSurvey(question)my_survey.store_response('English')self.assertIn('English', my_survey.responses)unittest.main().----------------------------------------------------------------------Ran 1 test in 0.001sOK

首先导入了模块unittest以及要测试的类AnonymousSurvey。我们将测试用例命名为TestAnonymousSurvey，它也继承了unittest.TestCase。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。对于这个方法，一个不错的描述性名称是test_store_single_response()。如果这个测试未通过，我们就能通过输出中的方法名得知，在存储单个调查答案方面存在问题。

要测试类的行为，需要创建其实例。我们使用问题"What language did you first learnto speak?"创建了一个名为my_survey的实例，然后使用方法store_response()存储了单个答案English。接下来，我们检查English是否包含在列表my_survey.responses中，以核实这个答案是否被妥善地存储了。

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

import unittestfrom survey import AnonymousSurveyclass TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):"""针对AnonymousSurvey类的测试"""def test_store_single_response(self):"""测试单个答案会被妥善地存储"""--snip--def test_store_three_responses(self):"""测试三个答案会被妥善地存储"""question = "What language did you first learn to speak?"my_survey = AnonymousSurvey(question)responses = ['English', 'Spanish', 'Mandarin']for response in responses:my_survey.store_response(response)for response in responses:self.assertIn(response, my_survey.responses)unittest.main()..----------------------------------------------------------------------Ran 2 tests in 0.000sOK

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

前述做法的效果很好，但这些测试有些重复的地方。下面使用unittest的另一项功能来提高它们的效率。

2.4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。如果你在TestCase类中包含了方法setUp()，Python将先运行它，再运行各个以test_打头的方法。这样，在你编写的每个测试方法中都可使用在方法setUp()中创建的对象了。

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：

import unittestfrom survey import AnonymousSurveyclass TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):"""针对AnonymousSurvey类的测试"""def setUp(self):"""创建一个调查对象和一组答案，供使用的测试方法使用"""question = "What language did you first learn to speak?"self.my_survey = AnonymousSurvey(question)self.responses = ['English', 'Spanish', 'Mandarin']def test_store_single_response(self):"""测试单个答案会被妥善地存储"""self.my_survey.store_response(self.responses[0])self.assertIn(self.responses[0], self.my_survey.responses)def test_store_three_responses(self):"""测试三个答案会被妥善地存储"""for response in self.responses:self.my_survey.store_response(response)for response in self.responses:self.assertIn(response, self.my_survey.responses)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。如果要扩展AnonymousSurvey，使其允许每位用户输入多个答案，这些测试将很有用。修改代码以接受多个答案后，可运行这些测试，确认存储单个答案或一系列答案的行为未受影响。

测试自己编写的类时，方法setUp()让测试方法编写起来更容易：可在setUp()方法中创建一系列实例并设置它们的属性，再在测试方法中直接使用这些实例。相比于在每个测试方法中都创建实例并设置其属性，这要容易得多。

运行测试用例时，每完成一个单元测试，Python都打印一个字符：测试通过时打印一个句点；测试引发错误时打印一个E；测试导致断言失败时打印一个F。这就是你运行测试用例时，在输出的第一行中看到的句点和字符数量各不相同的原因。如果测试用例包含很多单元测试，需要运行很长时间，就可通过观察这些结果来获悉有多少个测试通过了。