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Text File  |  2005-11-19  |  18KB  |  424 lines

  1. +++++++++++++++++++++++++++++++
  2. Writing Python Regression Tests
  3. +++++++++++++++++++++++++++++++
  4.  
  5. :Author: Skip Montanaro
  6. :Contact: skip@mojam.com
  7.  
  8. Introduction
  9. ============
  10.  
  11. If you add a new module to Python or modify the functionality of an existing
  12. module, you should write one or more test cases to exercise that new
  13. functionality.  There are different ways to do this within the regression
  14. testing facility provided with Python; any particular test should use only
  15. one of these options.  Each option requires writing a test module using the
  16. conventions of the selected option:
  17.  
  18.     - PyUnit_ based tests
  19.     - doctest_ based tests
  20.     - "traditional" Python test modules
  21.  
  22. Regardless of the mechanics of the testing approach you choose,
  23. you will be writing unit tests (isolated tests of functions and objects
  24. defined by the module) using white box techniques.  Unlike black box
  25. testing, where you only have the external interfaces to guide your test case
  26. writing, in white box testing you can see the code being tested and tailor
  27. your test cases to exercise it more completely.  In particular, you will be
  28. able to refer to the C and Python code in the CVS repository when writing
  29. your regression test cases.
  30.  
  31. .. _PyUnit:
  32. .. _unittest: http://www.python.org/doc/current/lib/module-unittest.html
  33. .. _doctest: http://www.python.org/doc/current/lib/module-doctest.html
  34.  
  35. PyUnit based tests
  36. ------------------
  37. The PyUnit_ framework is based on the ideas of unit testing as espoused
  38. by Kent Beck and the `Extreme Programming`_ (XP) movement.  The specific
  39. interface provided by the framework is tightly based on the JUnit_
  40. Java implementation of Beck's original SmallTalk test framework.  Please
  41. see the documentation of the unittest_ module for detailed information on
  42. the interface and general guidelines on writing PyUnit based tests.
  43.  
  44. The test_support helper module provides two functions for use by
  45. PyUnit based tests in the Python regression testing framework:
  46.  
  47. - ``run_unittest()`` takes a ``unittest.TestCase`` derived class as a
  48.   parameter and runs the tests defined in that class
  49.    
  50. - ``run_suite()`` takes a populated ``TestSuite`` instance and runs the
  51.   tests
  52.    
  53. ``run_suite()`` is preferred because unittest files typically grow multiple
  54. test classes, and you might as well be prepared.
  55.  
  56. All test methods in the Python regression framework have names that
  57. start with "``test_``" and use lower-case names with words separated with
  58. underscores.
  59.  
  60. Test methods should *not* have docstrings!  The unittest module prints
  61. the docstring if there is one, but otherwise prints the function name
  62. and the full class name.  When there's a problem with a test, the
  63. latter information makes it easier to find the source for the test
  64. than the docstring.
  65.  
  66. All PyUnit-based tests in the Python test suite use boilerplate that
  67. looks like this (with minor variations)::
  68.  
  69.     import unittest
  70.     from test import test_support
  71.  
  72.     class MyTestCase1(unittest.TestCase):
  73.  
  74.         # Define setUp and tearDown only if needed
  75.  
  76.         def setUp(self):
  77.             unittest.TestCase.setUp(self)
  78.             ... additional initialization...
  79.  
  80.         def tearDown(self):
  81.             ... additional finalization...
  82.             unittest.TestCase.tearDown(self)
  83.  
  84.         def test_feature_one(self):
  85.             # Testing feature one
  86.             ...unit test for feature one...
  87.  
  88.         def test_feature_two(self):
  89.             # Testing feature two
  90.             ...unit test for feature two...
  91.  
  92.         ...etc...
  93.  
  94.     class MyTestCase2(unittest.TestCase):
  95.         ...same structure as MyTestCase1...
  96.  
  97.     ...etc...
  98.  
  99.     def test_main():
  100.         suite = unittest.TestSuite()
  101.         suite.addTest(unittest.makeSuite(MyTestCase1))
  102.         suite.addTest(unittest.makeSuite(MyTestCase2))
  103.         ...add more suites...
  104.         test_support.run_suite(suite)
  105.  
  106.     if __name__ == "__main__":
  107.         test_main()
  108.  
  109. This has the advantage that it allows the unittest module to be used
  110. as a script to run individual tests as well as working well with the
  111. regrtest framework.
  112.  
  113. .. _Extreme Programming: http://www.extremeprogramming.org/
  114. .. _JUnit: http://www.junit.org/
  115.  
  116. doctest based tests
  117. -------------------
  118. Tests written to use doctest_ are actually part of the docstrings for
  119. the module being tested.  Each test is written as a display of an
  120. interactive session, including the Python prompts, statements that would
  121. be typed by the user, and the output of those statements (including
  122. tracebacks, although only the exception msg needs to be retained then).
  123. The module in the test package is simply a wrapper that causes doctest
  124. to run over the tests in the module.  The test for the difflib module
  125. provides a convenient example::
  126.  
  127.     import difflib
  128.     from test import test_support
  129.     test_support.run_doctest(difflib)
  130.  
  131. If the test is successful, nothing is written to stdout (so you should not
  132. create a corresponding output/test_difflib file), but running regrtest
  133. with -v will give a detailed report, the same as if passing -v to doctest.
  134.  
  135. A second argument can be passed to run_doctest to tell doctest to search
  136. ``sys.argv`` for -v instead of using test_support's idea of verbosity.  This
  137. is useful for writing doctest-based tests that aren't simply running a
  138. doctest'ed Lib module, but contain the doctests themselves.  Then at
  139. times you may want to run such a test directly as a doctest, independent
  140. of the regrtest framework.  The tail end of test_descrtut.py is a good
  141. example::
  142.  
  143.     def test_main(verbose=None):
  144.         from test import test_support, test_descrtut
  145.         test_support.run_doctest(test_descrtut, verbose)
  146.  
  147.     if __name__ == "__main__":
  148.         test_main(1)
  149.  
  150. If run via regrtest, ``test_main()`` is called (by regrtest) without
  151. specifying verbose, and then test_support's idea of verbosity is used.  But
  152. when run directly, ``test_main(1)`` is called, and then doctest's idea of
  153. verbosity is used.
  154.  
  155. See the documentation for the doctest module for information on
  156. writing tests using the doctest framework.
  157.  
  158. "traditional" Python test modules
  159. ---------------------------------
  160. The mechanics of how the "traditional" test system operates are fairly
  161. straightforward.  When a test case is run, the output is compared with the
  162. expected output that is stored in .../Lib/test/output.  If the test runs to
  163. completion and the actual and expected outputs match, the test succeeds, if
  164. not, it fails.  If an ``ImportError`` or ``test_support.TestSkipped`` error
  165. is raised, the test is not run.
  166.  
  167. Executing Test Cases
  168. ====================
  169. If you are writing test cases for module spam, you need to create a file
  170. in .../Lib/test named test_spam.py.  In addition, if the tests are expected
  171. to write to stdout during a successful run, you also need to create an
  172. expected output file in .../Lib/test/output named test_spam ("..."
  173. represents the top-level directory in the Python source tree, the directory
  174. containing the configure script).  If needed, generate the initial version
  175. of the test output file by executing::
  176.  
  177.     ./python Lib/test/regrtest.py -g test_spam.py
  178.  
  179. from the top-level directory.
  180.  
  181. Any time you modify test_spam.py you need to generate a new expected
  182. output file.  Don't forget to desk check the generated output to make sure
  183. it's really what you expected to find!  All in all it's usually better
  184. not to have an expected-out file (note that doctest- and unittest-based
  185. tests do not).
  186.  
  187. To run a single test after modifying a module, simply run regrtest.py
  188. without the -g flag::
  189.  
  190.     ./python Lib/test/regrtest.py test_spam.py
  191.  
  192. While debugging a regression test, you can of course execute it
  193. independently of the regression testing framework and see what it prints::
  194.  
  195.     ./python Lib/test/test_spam.py
  196.  
  197. To run the entire test suite:
  198.  
  199. - [UNIX, + other platforms where "make" works] Make the "test" target at the
  200.   top level::
  201.  
  202.     make test
  203.  
  204. - [WINDOWS] Run rt.bat from your PCBuild directory.  Read the comments at
  205.   the top of rt.bat for the use of special -d, -O and -q options processed
  206.   by rt.bat.
  207.  
  208. - [OTHER] You can simply execute the two runs of regrtest (optimized and
  209.   non-optimized) directly::
  210.  
  211.     ./python Lib/test/regrtest.py
  212.     ./python -O Lib/test/regrtest.py
  213.  
  214. But note that this way picks up whatever .pyc and .pyo files happen to be
  215. around.  The makefile and rt.bat ways run the tests twice, the first time
  216. removing all .pyc and .pyo files from the subtree rooted at Lib/.
  217.  
  218. Test cases generate output based upon values computed by the test code.
  219. When executed, regrtest.py compares the actual output generated by executing
  220. the test case with the expected output and reports success or failure.  It
  221. stands to reason that if the actual and expected outputs are to match, they
  222. must not contain any machine dependencies.  This means your test cases
  223. should not print out absolute machine addresses (e.g. the return value of
  224. the id() builtin function) or floating point numbers with large numbers of
  225. significant digits (unless you understand what you are doing!).
  226.  
  227.  
  228. Test Case Writing Tips
  229. ======================
  230. Writing good test cases is a skilled task and is too complex to discuss in
  231. detail in this short document.  Many books have been written on the subject.
  232. I'll show my age by suggesting that Glenford Myers' `"The Art of Software
  233. Testing"`_, published in 1979, is still the best introduction to the subject
  234. available.  It is short (177 pages), easy to read, and discusses the major
  235. elements of software testing, though its publication predates the
  236. object-oriented software revolution, so doesn't cover that subject at all.
  237. Unfortunately, it is very expensive (about $100 new).  If you can borrow it
  238. or find it used (around $20), I strongly urge you to pick up a copy.
  239.  
  240. The most important goal when writing test cases is to break things.  A test
  241. case that doesn't uncover a bug is much less valuable than one that does.
  242. In designing test cases you should pay attention to the following:
  243.  
  244.     * Your test cases should exercise all the functions and objects defined
  245.       in the module, not just the ones meant to be called by users of your
  246.       module.  This may require you to write test code that uses the module
  247.       in ways you don't expect (explicitly calling internal functions, for
  248.       example - see test_atexit.py).
  249.  
  250.     * You should consider any boundary values that may tickle exceptional
  251.       conditions (e.g. if you were writing regression tests for division,
  252.       you might well want to generate tests with numerators and denominators
  253.       at the limits of floating point and integer numbers on the machine
  254.       performing the tests as well as a denominator of zero).
  255.  
  256.     * You should exercise as many paths through the code as possible.  This
  257.       may not always be possible, but is a goal to strive for.  In
  258.       particular, when considering if statements (or their equivalent), you
  259.       want to create test cases that exercise both the true and false
  260.       branches.  For loops, you should create test cases that exercise the
  261.       loop zero, one and multiple times.
  262.  
  263.     * You should test with obviously invalid input.  If you know that a
  264.       function requires an integer input, try calling it with other types of
  265.       objects to see how it responds.
  266.  
  267.     * You should test with obviously out-of-range input.  If the domain of a
  268.       function is only defined for positive integers, try calling it with a
  269.       negative integer.
  270.  
  271.     * If you are going to fix a bug that wasn't uncovered by an existing
  272.       test, try to write a test case that exposes the bug (preferably before
  273.       fixing it).
  274.  
  275.     * If you need to create a temporary file, you can use the filename in
  276.       ``test_support.TESTFN`` to do so.  It is important to remove the file
  277.       when done; other tests should be able to use the name without cleaning
  278.       up after your test.
  279.  
  280. .. _"The Art of Software Testing": 
  281.         http://www.amazon.com/exec/obidos/ISBN=0471043281
  282.  
  283. Regression Test Writing Rules
  284. =============================
  285. Each test case is different.  There is no "standard" form for a Python
  286. regression test case, though there are some general rules (note that
  287. these mostly apply only to the "classic" tests; unittest_- and doctest_-
  288. based tests should follow the conventions natural to those frameworks)::
  289.  
  290.     * If your test case detects a failure, raise ``TestFailed`` (found in
  291.       ``test.test_support``).
  292.  
  293.     * Import everything you'll need as early as possible.
  294.  
  295.     * If you'll be importing objects from a module that is at least
  296.       partially platform-dependent, only import those objects you need for
  297.       the current test case to avoid spurious ``ImportError`` exceptions
  298.       that prevent the test from running to completion.
  299.  
  300.     * Print all your test case results using the ``print`` statement.  For
  301.       non-fatal errors, print an error message (or omit a successful
  302.       completion print) to indicate the failure, but proceed instead of
  303.       raising ``TestFailed``.
  304.  
  305.     * Use ``assert`` sparingly, if at all.  It's usually better to just print
  306.       what you got, and rely on regrtest's got-vs-expected comparison to
  307.       catch deviations from what you expect.  ``assert`` statements aren't
  308.       executed at all when regrtest is run in -O mode; and, because they
  309.       cause the test to stop immediately, can lead to a long & tedious
  310.       test-fix, test-fix, test-fix, ... cycle when things are badly broken
  311.       (and note that "badly broken" often includes running the test suite
  312.       for the first time on new platforms or under new implementations of
  313.       the language).
  314.  
  315. Miscellaneous
  316. =============
  317. There is a test_support module in the test package you can import for
  318. your test case.  Import this module using either::
  319.  
  320.     import test.test_support
  321.  
  322. or::
  323.  
  324.     from test import test_support
  325.  
  326. test_support provides the following useful objects:
  327.  
  328.     * ``TestFailed`` - raise this exception when your regression test detects
  329.       a failure.
  330.  
  331.     * ``TestSkipped`` - raise this if the test could not be run because the
  332.       platform doesn't offer all the required facilities (like large
  333.       file support), even if all the required modules are available.
  334.  
  335.     * ``ResourceDenied`` - this is raised when a test requires a resource that
  336.       is not available.  Primarily used by 'requires'.
  337.  
  338.     * ``verbose`` - you can use this variable to control print output.  Many
  339.       modules use it.  Search for "verbose" in the test_*.py files to see
  340.       lots of examples.
  341.  
  342.     * ``forget(module_name)`` - attempts to cause Python to "forget" that it
  343.       loaded a module and erase any PYC files.
  344.  
  345.     * ``is_resource_enabled(resource)`` - Returns a boolean based on whether
  346.       the resource is enabled or not.
  347.  
  348.     * ``requires(resource [, msg])`` - if the required resource is not
  349.       available the ResourceDenied exception is raised.
  350.     
  351.     * ``verify(condition, reason='test failed')``.  Use this instead of::
  352.  
  353.           assert condition[, reason]
  354.  
  355.       ``verify()`` has two advantages over ``assert``:  it works even in -O
  356.       mode, and it raises ``TestFailed`` on failure instead of
  357.       ``AssertionError``.
  358.  
  359.     * ``have_unicode`` - true if Unicode is available, false otherwise.
  360.  
  361.     * ``is_jython`` - true if the interpreter is Jython, false otherwise.
  362.  
  363.     * ``TESTFN`` - a string that should always be used as the filename when
  364.       you need to create a temp file.  Also use ``try``/``finally`` to
  365.       ensure that your temp files are deleted before your test completes.
  366.       Note that you cannot unlink an open file on all operating systems, so
  367.       also be sure to close temp files before trying to unlink them.
  368.  
  369.     * ``sortdict(dict)`` - acts like ``repr(dict.items())``, but sorts the
  370.       items first.  This is important when printing a dict value, because
  371.       the order of items produced by ``dict.items()`` is not defined by the
  372.       language.
  373.  
  374.     * ``findfile(file)`` - you can call this function to locate a file
  375.       somewhere along sys.path or in the Lib/test tree - see
  376.       test_linuxaudiodev.py for an example of its use.
  377.  
  378.     * ``fcmp(x,y)`` - you can call this function to compare two floating
  379.       point numbers when you expect them to only be approximately equal
  380.       withing a fuzz factor (``test_support.FUZZ``, which defaults to 1e-6).
  381.  
  382.     * ``check_syntax(statement)`` - make sure that the statement is *not*
  383.       correct Python syntax.
  384.  
  385.  
  386. Python and C statement coverage results are currently available at
  387.  
  388.     http://www.musi-cal.com/~skip/python/Python/dist/src/
  389.  
  390. As of this writing (July, 2000) these results are being generated nightly.
  391. You can refer to the summaries and the test coverage output files to see
  392. where coverage is adequate or lacking and write test cases to beef up the
  393. coverage.
  394.  
  395. Some Non-Obvious regrtest Features
  396. ==================================
  397.     * Automagic test detection:  When you create a new test file
  398.       test_spam.py, you do not need to modify regrtest (or anything else)
  399.       to advertise its existence.  regrtest searches for and runs all
  400.       modules in the test directory with names of the form test_xxx.py.
  401.  
  402.     * Miranda output:  If, when running test_spam.py, regrtest does not
  403.       find an expected-output file test/output/test_spam, regrtest
  404.       pretends that it did find one, containing the single line
  405.  
  406.       test_spam
  407.  
  408.       This allows new tests that don't expect to print anything to stdout
  409.       to not bother creating expected-output files.
  410.  
  411.     * Two-stage testing:  To run test_spam.py, regrtest imports test_spam
  412.       as a module.  Most tests run to completion as a side-effect of
  413.       getting imported.  After importing test_spam, regrtest also executes
  414.       ``test_spam.test_main()``, if test_spam has a ``test_main`` attribute.
  415.       This is rarely required with the "traditional" Python tests, and
  416.       you shouldn't create a module global with name test_main unless
  417.       you're specifically exploiting this gimmick.  This usage does
  418.       prove useful with PyUnit-based tests as well, however; defining
  419.       a ``test_main()`` which is run by regrtest and a script-stub in the
  420.       test module ("``if __name__ == '__main__': test_main()``") allows
  421.       the test to be used like any other Python test and also work
  422.       with the unittest.py-as-a-script approach, allowing a developer
  423.       to run specific tests from the command line.
  424.