软件测试工具Parasoft C/C++test如何为模板函数、模板类实现打桩

在C和C++开发中，尤其是在嵌入式或安全至上的领域，软件质量与测试覆盖率的把控至关重要。Parasoft C/C++test作为一款自动化测试工具，能够帮助团队系统化地提升代码质量。然而，C++的模板编程特性，如其隐式实例化机制，常导致模板函数和模板类的内部逻辑难以被传统测试方法有效覆盖，给全面质量验证带来独特挑战。接下来将会详细阐述在Parasoft C/C++test中通过显式实例化或条件编译等策略，为模板代码生成桩函数，从而精确控制测试路径，提升测试覆盖率。

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问题描述

现有一个函数模板和模板类定义在foo.h头文件中，

函数模板定义如下：

template<typename T>
T max(T a, T b) {
    T maxVal;
    if (a > b) {
        maxVal = a;
    } else {
        maxVal = b;
    }
    return maxVal;
}

模板类定义如下：

template<typename T>
class MaxComputer {
public:
    T max(T a, T b) {
        T maxVal;
        if (a > b) {
            maxVal = a;
        } else {
            maxVal = b;
        }
        return maxVal;
    }
};

在foo.cpp文件中，对函数模板有int类型的调用，如下

int foo(int i) {
    if (max(i, 10) == i) {
        return i;
    }
    return 0;
}

对模板类有float类型的调用，如下：

float goo(float f) {
    MaxComputer<float> mcf;
    if (mcf.max(f, 10.0) == f) {
        return f;
    }
    return 0;
}

现在希望为模板函数/模板类中的方法来生成桩函数，控制测试执行路径，增加覆盖率，但是执行“Collect Stub Information”后，在桩函数面板中没有找到模板函数“maxInFun”和模板类的函数“maxInClass”，无法为其打桩。

问题原因

函数模板只是声明了一个函数的描述即模板，不是一个可以直接执行的函数，只有根据实际情况用实参的数据类型代替类型参数标识符之后，才能产生真正的函数。所以只有实际调用时，如max(3,5),编译器才会找函数模板的信息，否则不会知道其存在。当调用时，编译器会生成一些中间代码，如果对函数模板有int型的调用，生成中间代码如下：

template <>
int maxInFun<int>(int a,int b){
int maxVal;
    if (a > b) {
        maxVal= a;
    } else {
        maxVal= b;
    }
    return maxVal;
}

如果是模板类，同样的，中间代码如下：

template<>
class MaxComputer <int>{
public:
    int maxInClass(int a, int b) {
        int maxVal;
        if (a > b) {
            maxVal = a;
        } else {
            maxVal = b;
        }
        return maxVal;
    }
};

这种转换是隐式的，所以收集不到模板函数/模板类的相关信息。

解决办法

方法一

C++提供了一种显示转换的方式，就是具化（显示实例化）。

Step1:若函数模板/类没有具化（显示实例化），则编译时在预处理文件中根本找不到此函数。所以先将其具化（显示实例化），如下

#ifdef PARASOFT_CPPTEST
template <>
int maxInFun<int>(int a,int b);//用int类型显示实例化

template<>
class MaxComputer<float> {
public:
    float maxInClass(float a, float b);//用float类型显示实例化

};

template <>
double maxInFun<double>(double a,double b);//用double类型显示实例化
#endif

显式实例化只需声明，不需要重新定义。编译器会根据模板实现实例声明和实例定义。

Step 2:再次运行“Collect Stub Information”后，在控制台下有如下信息：

并在桩函数面板中，可以看到：

现在就可以为模板函数/模板类的函数生成桩函数了。

方法二

有时候模板函数/类比较复杂，所以可能不能为函数正确地具化，这里有另外的方法。

因为函数执行的时候肯定会执行到模板函数/类中，所以可以在模板函数/类中修改代码，达到“打桩”的目的，代码如下：

#ifdef PARASOFT_CPPTEST
#include"cpptest.h"
#endif

template<typename T>
T maxInFun(T a, T b) {
    T maxVal;
#ifdef PARASOFT_CPPTEST
    if(CppTest_IsCurrentTestCase("test_foo_1"))
    {
        return 0;
    }
#else
    if (a > b) {
        maxVal = a;
    } else {
        maxVal = b;
    }
    return maxVal;
#endif
}

通过显式实例化或条件编译等策略，Parasoft C/C++test有效解决了C++模板代码的测试打桩难题，为提升复杂代码结构的测试覆盖率提供了实用方法。此外，Parasoft C/C++test还通过静态代码分析促进编码规范的合规性，利用数据流分析无需执行程序即可发现潜在的运行时错误，并能集成到持续集成流程中实现质量指标的跟踪与分析，全面助力客户构建高可靠、高安全性的软件产品。

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