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業務効率化の道具箱（6）Google Testを使ってみよう【その2】：山浦恒央の“くみこみ”な話（159）（3/3 ページ）

ソフトウェア開発にとどまらない、PCを使う全ての人が対象となるシリーズ「業務効率化の道具箱」。第6回は、前回導入した「Google Test」の使い方と、「アサーション」「パス・カバレッジ」によるテストの方法を紹介する。

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4.2 パス・カバレッジの計測

　次は、例題のプログラム（FizzBuzz）を使い、パス・カバレッジを計測する方法を記述します。パス・カバレッジには、以下の種類があります。

COカバレッジ（命令語網羅）

　カバレッジで最も緩い基準。ソースコードの命令語を全て実行した場合、COカバレッジを100％網羅したことになります。実行したソースコードを赤く塗った場合、全てのソースコードに色がついた状態で、最大100回繰り返すループがあっても、1回実行すればCOカバレッジは100％網羅したことになります。「自動車のテストをする場合、1回もテストしないスイッチがある自動車を市場にリリースしない」のと同様、1回も実行していないソースコードがあるプログラムを出荷することはあり得ません。

C1カバレッジ（パス網羅）

　ソースコードのパスを全て実行した場合、C1カバレッジを100％網羅したことになります。If文で、else文が空の場合でも、thenとelseの両方を実行しなければなりません（C0カバレッジでは、elseを実行する必要はありません）。

C2カバレッジ（条件網羅）

　ソースコードのとり得る全ての条件を網羅した場合、C2カバレッジを100％網羅したことになります。If文が2個、直列でつながっている場合、両方のthenとelseを実行しなければなりません（then1-then2、then1-else2、else1-then2、else1-else2の4通り）。

C∞カバレッジ（完全網羅）

　ソースコードのとり得る全ての条件の組み合わせを網羅した場合、C∞カバレッジを100％網羅したことになります。1パスを1秒で実行できても数百年かかりますので、100％網羅することは不可能ではありませんが現実的ではありません。

　以降、カバレッジの基本である「C0カバレッジの100％網羅」を実施するテストコードを作成します。

4.2.1 例題：FizzBuzzプログラム

　今回のテスト対象は以下のリスト3です。

//テスト対象：FizzBuzz.cpp
/*
・3と5で割り切れる数値の場合は1を返す
・3で割り切れる数値の場合は2を返す
・それ以外の数値の場合は3を返す
*/
int FizzBuzz(int input){
	int ret = 0;
	if ((input % 3) == 0 && (input % 5) == 0) {
		ret = 1;
	} else if ((input % 3) == 0){
		ret = 2;
	} else {
		ret = 3;
	}
	return ret;
}
リスト3　FizzBuzzプログラム

　上記は、FizzBuzzプログラムを関数化したものです。引数に数値を入れ、下記を判定して出力値を返します。

  • 3と5で割り切れる場合は1を返す
  • 3で割り切れる場合は2を返す
  • それ以外は3を返す

　説明の便宜上、戻り値に1〜3を返すプログラムとしています（少し戸惑うかもしれません）。

4.2.2 テストコード作成例

　ここでは、テストコードを作成します。C0カバレッジは、ソースコードの全ての命令語を実行できればOKです。このプログラムで「C0：100％」とするには、下記の条件を満たすテストコードを1件ずつ作成すればOKです。

  • 3と5で割り切れる場合は1を返す（例：15）
  • 3で割り切れる場合は2を返す（例：6）
  • それ以外は割り切れる場合は3を返す（例：5）

　それでは、テストコードを記述しましょう。

（1）ステップ1：ヘッダファイルをインクルードする

　話を簡単にするため、今回は、FizzBuzz.cppにテストコードを入れます。まずは、Google Testのヘッダファイルをインクルードします（リスト4）。

#include <gtest/gtest.h>
int FizzBuzz(int input){
	int ret = 0;
	if ((input % 3) == 0 && (input % 5) == 0) {
		ret = 1;
	} else if ((input % 3) == 0){
		ret = 2;
	} else {
		ret = 3;
	}
	return ret;
}
リスト4　ヘッダファイルをインクルード

（2）ステップ2：main関数の作成

　main関数を作成します（リスト5）。

#include <gtest/gtest.h>
int FizzBuzz(int input){
	int ret = 0;
	if ((input % 3) == 0 && (input % 5) == 0) {
		ret = 1;
	} else if ((input % 3) == 0){
		ret = 2;
	} else {
		ret = 3;
	}
	return ret;
}
//main処理、初期化、テスト実行を記述
int main(int argc, char **argv)
{
	int res = 0;
	//Google Testの初期化
	::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
	//全テスト実行
	return RUN_ALL_TESTS();
}
リスト5　main関数

（3）ステップ3：テストコードを記述する

　FizzBuzzプログラムをテストするための、テストマクロ、アサーションマクロを記述します（リスト6）。

#include <gtest/gtest.h>
int FizzBuzz(int input){
	int ret = 0;
	if ((input % 3) == 0 && (input % 5) == 0) {
		ret = 1;
	} else if ((input % 3) == 0){
		ret = 2;
	} else {
		ret = 3;
	}
	return ret;
}
//main処理、初期化、テスト実行を記述
int main(int argc, char **argv)
{
	//Google Testの初期化
	::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
	//全テスト実行
	return RUN_ALL_TESTS();
}
//テストマクロ、アサーションマクロを追加する。
TEST(FizzBuzzTest, Value){
	//3と5で割り切れる数値15の場合は1を返す
	EXPECT_EQ(1, FizzBuzz(15));
	//3で割り切れる数値6の場合は2を返す
	EXPECT_EQ(2, FizzBuzz(6));
	//それ以外の数値は3を返す
	EXPECT_EQ(3, FizzBuzz(8));
}
リスト6　テストマクロ、アサーションマクロを記述した状態

（4）ステップ4：コンパイルとテスト実行

　コンパイルとテストを実行します。コマンドは下記の通りです。

g++ FizzBuzz.cpp -lgtest -lgtest_main -lpthread
./a.out

　テスト実行すると、下記のメッセージを表示します。

[==========] Running 1 test from 1 test suite.
[----------] Global test environment set-up.
[----------] 1 test from FizzBuzzTest
[ RUN      ] FizzBuzzTest.Value
[       OK ] FizzBuzzTest.Value (0 ms)
[----------] 1 test from FizzBuzzTest (0 ms total)
[----------] Global test environment tear-down
[==========] 1 test from 1 test suite ran. (0 ms total)
[  PASSED  ] 1 test.

　メッセージには、「PASSED」と書いてあるため、テストが成功したことが分かります。

（5）ステップ5：カバレッジの計測

　最後は、gcov／lcovを使用してカバレッジを計測します。

g++ -fprofile-arcs -ftest-coverage FizzBuzz.cpp -lgtest -lgtest_main -lpthread
./a.out
lcov -d . -c -o LcovData.info
lcov --remove LcovData.info '/usr/*' -o ActualLcovData.info
genhtml ActualLcovData.info -o ./info

　上記のコマンドは、FizzBuzz.cppをコンパイルし、実行したパス・カバレッジを計測するものです。計測したデータは、infoフォルダ内のindex.htmlから確認できます（図3）。

図3
図3　lcovのカバレッジレポート［クリックで拡大］

　index.htmlをブラウザで開くと、図3の出力結果を確認できます。その中で、使用したディレクトリを選びます（図4）。ちなみに筆者はtestフォルダで作成しました。

図4
図4　カバレッジ計測結果［クリックで拡大］

　図4の右上のCoverageを確認してください。C0：100％のカバレッジが計測できていることが分かりますね。

　これで、一通りの確認が終了しました。

5．終わりに

　今回は、前回導入したGoogle Testの使い、アサーションとパス・カバレッジの測定を解説し、FizzBuzzプログラムで例を示しました。このツールでは、テストコードを記述することで、効率よく単体テストが実施できます。ぜひ、効率化の道具箱に入れ、いざとなったときに活用してください。

　ソフトウェア開発にはさまざまな業務があります。黙々と頑張ることも大事ですが、世の中のツールを活用し、効率化することも一つの選択肢としてはいかがでしょうか。

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【 筆者紹介 】
山浦 恒央（やまうら つねお）

東海大学 大学院 組込み技術研究科 非常勤講師（工学博士）


1977年、日立ソフトウェアエンジニアリングに入社、2006年より、東海大学情報理工学部ソフトウェア開発工学科助教授、2007年より、同大学大学院組込み技術研究科准教授、2016年より非常勤講師。

主な著書・訳書は、「Advances in Computers」 （Academic Press社、共著）、「ピープルウエア 第2版」「ソフトウェアテスト技法」「実践的プログラムテスト入門」「デスマーチ 第2版」「ソフトウエア開発プロフェッショナル」（以上、日経BP社、共訳）、「ソフトウエア開発 55の真実と10のウソ」「初めて学ぶソフトウエアメトリクス」（以上、日経BP社、翻訳）。


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