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。
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。
"""11.1 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"""
def get_formatted_name(first, last):
"""Generate a neatly formatted full name."""
full_name = first + ' ' + last
return full_name.title()
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"""
为核实get_formatted_name()像期望的那样工作，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"""
from name_function import get_formatted_name
print "Enter 'q' at any time to quit."
while True:
first = raw_input("\nPlease give me a first name: ")
if first == 'q':
break
last = raw_input("Please give me a last name: ")
if last == 'q':
break
formatted_name = get_formatted_name(first, last)
print("\tNeatly formatted name: " + formatted_name + '.')
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Enter 'q' at any time to quit.
Please give me a first name: janis
Please give me a last name: joplin
Neatly formatted name: Janis Joplin.
Please give me a first name: bob
Please give me a last name: dylan
Neatly formatted name: Bob Dylan.
Please give me a first name: q
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从上述输出可知，合并得到的姓名正确无误。现在假设我们要修改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。
11.1.1 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。
11.1.2 可通过的测试
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(需要以test或Test开头)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 unittest
#from name_function import get_formatted_name
def get_formatted_name(first, last):
"""Generate a neatly formatted full name."""
full_name = first + ' ' + last
return full_name.title()
class NamesTestCase(unittest.TestCase): # 这个类必须继承unittest.TestCase类
"""测试name_function.py"""
def test_first_last_name(self):
formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
# ①
self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')
if __name__ == '__main__':
# unittest.main()
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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.
Janis Joplin
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Ran 1 test in 0.002s
OK
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①处，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，我们期望formatted_name的值为"Janis Joplin"。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"进行比较。代码行unittest.main()让Python运行这个文件中的测试。
说明：
书中原代码在本地可以运行，但是在jupyter notebook中运行报错”AttributeError: ‘module’ object has no attribute”，看到Stack Overflow上的问答,参考修改后可以在jupyter notebook中运行。
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
unittest.main(argv=['ignored', '-v'], exit=False)
1.1.3 不能通过的测试
修改get_formatted_name()，使其能够处理中间名，但这样做时，故意让这个函数无法正确地处理像Janis Joplin这样只有名和姓的姓名。
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"""
def get_formatted_name(first, middle, last):
"""生成整洁的姓名"""
full_name = first + ' ' + middle + ' ' + last
return full_name.title()
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运行程序test_name_function.py
"""test_name_function.py"""
import unittest
#from name_function import get_formatted_name
def get_formatted_name(first, middle, last):
"""生成整洁的姓名"""
full_name = first + ' ' + middle + ' ' + last
return full_name.title()
class NamesTestCase(unittest.TestCase): # 这个类必须继承unittest.TestCase类
"""测试name_function.py"""
def test_first_last_name(self):
formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')
if __name__ == '__main__':
# unittest.main()
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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E
EERROR: test_first_last_name (main.NamesTestCase)
Traceback (most recent call last):
File “<ipython-input-22-c6f1d3890843>”, line 15, in test_first_last_name
formatted_name = get_formatted_name(‘janis’, ‘joplin’)
TypeError: get_formatted_name() takes exactly 3 arguments (2 given)
Ran 1 test in 0.041s
FAILED (errors=1)
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11.1.4 测试未通过时怎么办
测试未通过时怎么办呢？如果你检查的条件没错，测试通过了意味着函数的行为是对的，而测试未通过意味着你编写的新代码有错。因此，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。
在这个示例中，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。就这里而言，最佳的选择是让中间名变为可选的。这样做后，使用类似于Janis Joplin的姓名 进 行 测 试 时 ， 测 试 就 会 通 过 了 ， 同 时 这 个 函 数 还 能 接 受 中 间 名 。 下 面 来 修 改get_formatted_name()，将中间名设置为可选的，然后再次运行这个测试用例。如果通过了，我们接着确认这个函数能够妥善地处理中间名。
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。我们还要添加一个if测试，以便根据是否提供了中间名相应地创建姓名：
"""name_function.py"""
def get_formatted_name(first, last, middle=''):
"""Generate a neatly-formatted full name."""
if middle:
full_name = first + ' ' + middle + ' ' + last
else:
full_name = first + ' ' + last
return full_name.title()
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再次运行test_name_function.py：
"""test_name_function.py"""
import unittest
from name_function import get_formatted_name
class NamesTestCase(unittest.TestCase): # 这个类必须继承unittest.TestCase类
"""测试name_function.py"""
def test_first_last_name(self):
formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
print formatted_name
self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')
if __name__ == '__main__':
# unittest.main()
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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Janis Joplin
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Ran 1 test in 0.003s
OK
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11.1.5 添加新测试
确定get_formatted_name()又能正确地处理简单的姓名后，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：
"""test_name_function.py"""
import unittest
from name_function import get_formatted_name
class NamesTestCase(unittest.TestCase): # 这个类必须继承unittest.TestCase类
"""测试name_function.py"""
def test_first_last_name(self):
formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
print formatted_name
self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')
def test_first_last_middle_name(self):
formatted_name = get_formatted_name(
'wolfgang', 'mozart', 'amadeus')
self.assertEqual(formatted_name, 'Wolfgang Amadeus Mozart')
if __name__ == '__main__':
# unittest.main()
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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...
Janis Joplin
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Ran 3 tests in 0.007s
OK
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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。
为测试函数get_formatted_name()，我们使用名、姓和中间名调用它，再使用assertEqual()检查返回的姓名是否与预期的姓名（名、中间名和姓）一致。
习题11-1 城市和国家：
编写一个函数，它接受两个形参：一个城市名和一个国家名。这个函数返回一个格式为 City, Country 的字符串，如 Santiago, Chile 。将这个函数存储在一个名为 city_functions.py 的模块中。
创建一个名为 test_cities.py 的程序，对刚编写的函数进行测试（别忘了，你需要导入模块 unittest 以及要测试的函数）。编写一个名为 test_city_country()的方法，核实使用类似于 ‘santiago’ 和 ‘chile’ 这样的值来调用前述函数时，得到的字符串是正确的。
运行 test_cities.py，确认测试 test_city_country()通过了。
"test_cities.py"
import unittest
from city_functions import city_country
class CityCountryTest(unittest.TestCase):
def test_city_country(self):
formatted_string = city_country('santiago', 'chile')
self.assertEqual(formatted_string, 'Santiago, Chile')
if __name__ == '__main__':
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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...
Janis Joplin
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Ran 3 tests in 0.007s
OK
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习题11–2 人口数量：
修改前面的函数，使其包含第三个必不可少的形参 population，并返回一个格式为 City, Country – population xxx 的字符串，如 Santiago, Chile – population 5000000。运行 test_cities.py，确认测试 test_city_country()未通过。
修改上述函数，将形参population 设置为可选的。再次运行 test_cities.py，确认测试 test_city_country()又通过了。
再编写一个名为 test_city_country_population()的测试，核实可以使用类似于 ‘santiago’、’chile’ 和 ‘population=5000000’ 这样的值来调用这个函数。再次运行test_cities.py，确认测试 test_city_country_population()通过了。
"test_cities.py"
"加一个形参population"
import unittest
from city_functions import city_country
class CityCountryTest(unittest.TestCase):
def test_city_country(self):
formatted_string = city_country('santiago', 'chile')
self.assertEqual(formatted_string, 'Santiago, Chile')
if __name__ == '__main__':
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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ERROR: test_city_country (main.CityCountryTest)
Traceback (most recent call last):
File “<ipython-input-1-40099b039d57>”, line 9, in test_city_country
formatted_string = city_country(‘santiago’, ‘chile’)
TypeError: city_country() takes exactly 3 arguments (2 given)
Ran 1 test in 0.002s
FAILED (errors=1)
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"test_cities.py"
"形参可选"
import unittest
from city_functions import city_country
class CityCountryTest(unittest.TestCase):
def test_city_country(self):
formatted_string = city_country('santiago', 'chile')
self.assertEqual(formatted_string, 'Santiago, Chile')
if __name__ == '__main__':
unittest.main(argv=['first_arg-is-ignored'], exit=False)
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.Ran 1 test in 0.002s
OK
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"test_cities.py"
"测试人口"
import unittest
from city_functions import city_country
class CityCountryTest(unittest.TestCase):
def test_city_country(self):
formatted_string = city_country('santiago', 'chile')
self.assertEqual(formatted_string, 'Santiago, Chile')
def test_city_country_population(self):
formatted_string = city_country('santiago', 'chile', 5000000)
self.assertEqual(formatted_string, 'Santiago, Chile - population 5000000')
if __name__ == '__main__':
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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…
…Ran 2 tests in 0.005s
OK
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11.2 测试类
11.2.1 各种断言方法
Python在unittest.TestCase类中提供了很多断言方法。表中描述了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。
| 方法 | 用途 |
|---|---|
| assertEqual(a, b) | 核实a == b |
| assertNotEqual(a, b) | 核实a != b |
| assertTrue(x) | 核实x为True |
| assertFalse(x) | 核实x为False |
| assertIn(item, list) | 核实item在list中 |
| assertNotIn(item, list) | 核实item不在list中 |
"""11.2.2 一个要测试的类 """
"""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 = question
self.responses = []
def show_question(self):
"""显示调查问卷"""
print self.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 self.responses:
print '- ' + response
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"""编写一个使用AnonymousSurvey类的程序"""
"""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 = raw_input("Language: ")
if response == 'q':
break
my_survey.store_response(response)
# 显示调查结果
print "\nThank you to everyone who participated in the survey!"
my_survey.show_results()
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What language did you first learn to speak?
Enter 'q' at any time to quit.
Language: English
Language: Spanish
Language: English
Language: Mandarin
Language: q
Thank you to everyone who participated in the survey!
Survey results:
- English
- Spanish
- English
- Mandarin
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"""11.2.3 测试 AnonymousSurvey 类 """
import unittest
from survey import AnonymousSurvey
class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):
"""Tests for the class AnonymousSurvey."""
def test_store_single_response(self):
"""Test that a single response is stored properly."""
question = "What language did you first learn to speak?"
my_survey = AnonymousSurvey(question)
my_survey.store_response('English')
self.assertIn('English', my_survey.responses)
if __name__ == '__main__':
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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.Ran 1 test in 0.001s
OK
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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：
import unittest
from survey import AnonymousSurvey
class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):
"""Tests for the class AnonymousSurvey."""
def test_store_single_response(self):
"""Test that a single response is stored properly."""
question = "What language did you first learn to speak?"
my_survey = AnonymousSurvey(question)
my_survey.store_response('English')
self.assertIn('English', my_survey.responses)
def test_store_three_responses(self):
"""Test that three individual responses are stored properly."""
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)
if __name__ == '__main__':
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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…
…Ran 2 tests in 0.004s
OK
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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。
11.2.4 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 unittest
from survey import AnonymousSurvey
class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):
"""Tests for the class AnonymousSurvey."""
def setUp(self):
"""
Create a survey and a set of responses for use in all test methods.
"""
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):
"""Test that a single response is stored properly."""
self.my_survey.store_response(self.responses[0])
self.assertIn(self.responses[0], self.my_survey.responses)
def test_store_three_responses(self):
"""Test that three individual responses are stored properly."""
for response in self.responses:
self.my_survey.store_response(response)
for response in self.responses:
self.assertIn(response, self.my_survey.responses)
if __name__ == '__main__':
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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…Ran 2 tests in 0.003s
OK
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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_single_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。
注意：
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。
11-3 雇员:
编写一个名为 Employee 的类，其方法__init__()接受名、姓和年薪，并将它们都存储在属性中。编写一个名为give_raise()的方法，它默认将年薪增加 5000美元，但也能够接受其他的年薪增加量。
为 Employee 编写一个测试用例，其中包含两个测试方法：test_give_default_raise()和 test_give_custom_raise()。使用方法 setUp()，以免在每个测试方法中都创建新的雇员实例。运行这个测试用例，确认两个测试都通过了。
class Employee():
def __init__(self,last_name, first_name, salary=10000 ):
self.last_name = last_name
self.first_name = first_name
self.salary = salary
def give_raise(self,added=5000):
self.salary += added
return added
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import unittest
from EmployeeFile import Employee
class TestEmployeeRaise(unittest.TestCase):
def setUp(self):
self.test1 = Employee('Tom', 'Smith')
self.test2 = Employee('Tom', 'Smith',3000)
def test_give_default_raise(self):
self.salary1 = self.test1.give_raise()
self.assertEqual(str(self.salary1), '5000')
def test_give_custom_raise(self):
self.salary2 = self.test2.give_raise(3000)
self.assertEqual(str(self.salary2), '3000')
if __name__ == '__main__':
unittest.main(argv=['first-arg-is-ignored'], exit=False)
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…
…Ran 2 tests in 0.003s
OK
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11.3 小结
测试是很多初学者都不熟悉的主题。作为初学者，并非必须为你尝试的所有项目编写测试；但参与工作量较大的项目时，你应对自己编写的函数和类的重要行为进行测试。这样你就能够更加确定自己所做的工作不会破坏项目的其他部分，你就能够随心所欲地改进既有代码了。如果不小心破坏了原来的功能，你马上就会知道，从而能够轻松地修复问题。相比于等到不满意的用户报告bug后再采取措施，在测试未通过时采取措施要容易得多。
如果你在项目中包含了初步测试，其他程序员将更敬佩你，他们将能够更得心应手地尝试使用你编写的代码，也更愿意与你合作开发项目。如果你要跟其他程序员开发的项目共享代码，就必须证明你编写的代码通过了既有测试，通常还需要为你添加的新行为编写测试。
请通过多开展测试来熟悉代码测试过程。对于自己编写的函数和类，请编写针对其重要行为的测试，但在项目早期，不要试图去编写全覆盖的测试用例，除非有充分的理由这样做。