使用 CPP 文件中定义的函数测试模板化 类

Question

对于我正在进行的项目，我需要模拟某些 classes 进行测试以测试函数的不同行为。为了测试，我使用 gtest。因为我正在开发游戏，所以代码的速度和效率至关重要。由于这个要求，我不想使用虚函数模拟我的 classes，但我想用模板模拟我的 classes，所以 classes 的实现将是在编译时定义，我不会在 运行 时失去性能。此外，因为我希望在我的其他 header/source 文件中有最少的代码膨胀，所以我想将我的文件分成 header 和源文件，以便可以在源文件。然而，这种方法有几个问题。

因为模板函数是在源文件中定义的，所以需要在源文件中明确定义 classes。否则这些模板函数将在编译时抛出 'undefined external symbol' 错误。如果我没有两个不同的项目，一个用于游戏，一个用于测试，这将不是问题，因为我无法在测试项目中明确定义模拟。

我尝试了几个解决方案，但它们都有缺点。我将尝试用以下代码演示我所做的事情：（我知道并使用 GMock，但这是一个更简单的示例）

//Game project
//Foo.h
<template class Bar>
class Foo
{
public:
   Bar bar;
   bool ExampleFunction();
}

//Foo.cpp
#include "Foo.h"
<template class Bar>
bool Foo::ExampleFunction()
{
   return bar.Func() > 10;
}

//Testing project
//BarMock.h
class BarMock
{
public:
   int Func();
   int value;
}

//BarMock.cpp
#include "BarMock.h"
Bar::Func()
{
   return value;
}

//TestFoo.cpp
#include "Foo.h"
TEST(Tests, TestExample)
{
  Foo<BarMock> mocked;
  mocked.bar.value = 100;
  ASSERT_TRUE(mocked.ExampleFunction());
}

解决方案一：在测试项目中包含cpp文件

这已经很容易出错，因为包含 cpp 文件通常是不行的。但是如果我只在测试项目的某处包含一次 cpp 文件，它不会给我 'c function already defined' 错误。在我看来，这不是一个可靠的解决方案（尽管它是我目前正在使用的解决方案），因为如果我确实需要在我的测试项目的 2 个位置使用模板化 class，这将（几乎）总是会出错。

//TestFoo.cpp
#include "Foo.h"
#include "Foo.cpp" // error prone, but does compile
TEST(Tests, TestExample)
{
  Foo<BarMock> mocked;
  mocked.bar.value = 100;
  ASSERT_TRUE(mocked.ExampleFunction());
}

解决方案 2：在 header 文件中创建定义

这不太容易出错，但也有一些其他缺点。就像我之前说过的那样，我想将膨胀保持在最低限度，但是通过这个解决方案，我还将包括 Foo header 的所有 headers（假设我需要在 Foo 中并在某处包含 foo ，然后在某个地方我也会有）。

//Game project
//Foo.h
<template class Bar>
class Foo
{
public:
   Bar bar;
   bool ExampleFunction()
   {
      return bar.Func() > 10;
   }
}

//Foo.cpp removed

解决方案 3：为模拟创建虚函数

这是我最不喜欢的选项，但应该提及。就像我之前说过的那样，这会带来 运行 时间性能损失，我不想将我的大部分功能更改为虚拟功能。但是这样你就不会出错。

//BarMock.h
class BarMock
{
public:
   int Func() override;
   int value;
}

//BarMock.cpp
#include "BarMock.h"
Bar::Func() override
{
   return value;
}

以下哪个选项最好？有没有我错过的方法？我很想听听别人对此的看法，因为我无法在网上找到 'good' 解决方案。

Answer 1

通过重命名文件的解决方案 #1 的变体：

• Foo.h

#pragma once // or/and header guards
<template class Bar>
class Foo
{
public:
   Bar bar;
   bool ExampleFunction();
};

• Foo.inl（或其他扩展名 .inc、.ixx、...）

#pragma once // or/and header guards
#include "Foo.h"
template <class Bar>
bool Foo<Bar>::ExampleFunction()
{
   return bar.Func() > 10;
}

• Foo.cpp

#include "Foo.h"
#include "Foo.inc"
#include "Bar.h"

// explicit instantiation
template <> struct Foo<Bar>;

• FooTest.cpp

#include "Foo.h"
#include "Foo.inc"
#include "BarMock.h"

// Testing code...