Python doctest模块：文档测试（超级详细）

所谓文档测试，指的是通过 doctest 模块运行 Python 源文件的说明文档中的测试用例，从而生成测试报告。

前面在查看 Python 的模块文档时，经常会看到如下信息：

>>>os.path.commonprefix (['/usr/lib','/usr/local/lib'])
'/usr/1'
>>>os.path.commonpath(['/usr/lib', '/usr/local/lib'])
'/usr'

用户完全可以将这些代码拷贝到 Python 的交互式解释器中运行，然后可以看到运行结果与文档中示例代码的输出结果完全一致。

上面的说明就是文档测试的注释，文档测试工具可以提取说明文档中的测试用例，其中“>>>”之后的内容表示测试用例，接下来的一行则代表该测试用例的输出结果。文档测试工具会判断测试用例的运行结果与输出结果是否一致，如果不一致就会显示错误信息。

现在定义一个简单的模块，该模块包含一个函数和一个类，程序为该函数和该类提供了说明文档，该文档中包含了测试用例。程序代码如下：

def square (x):
    '''
    一个用于计算平方的函数

    例如
    >>> square(2)
    4
    >>> square(3)
    9
    >>> square(-3)
    9
    >>> square(0)
    0
    '''
    return x * 2 # ①、故意写错的

class User:
    '''
    定义一个代表用户的类，该类包含如下两个属性：
    name - 代表用户的名字
    age - 代表用户的年龄

    例如
    >>> u = User('fkjava', 9)
    >>> u.name
    'fkjava'
    >>> u.age
    9
    >>> u.say('i love python')
    'fkjava说: i love python'
    '''
    def __init__(self, name, age):
        self.name = 'fkit' # ②、故意写错的
        self.age = age
    def say(self, content):
        return self.name + '说: ' + content
if __name__=='__main__':
    import doctest
    doctest.testmod()

上面第一段注释代码就是程序为 square() 函数提供的测试用例，在文档中一共为该函数提供了 4 个测试用例；第二段注释代码是程序为 User 类提供的测试用例，在文档中一共为该类提供了 3 个测试用例，分别用于测试用户的 name 、age 和 say() 方法。

程序最后几行代码进行了判断，如果是直接使用 python 命令来运行该程序（__name__ 等于 __main__），程序将导入 doctest 模块，并调用该模块的 testmod() 函数。

从上面程序可以看到，Python 为文档测试提供了 doctest 模块，该模块的用法非常简单，程序只要调用该模块的 testmod() 函数即可。

运行上面程序，可以看到如下输出结果：

**********************************************************************
File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 25, in __main__.User
Failed example:
    u.name
Expected:
    'fkjava'
Got:
    'fkit'
**********************************************************************
File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 29, in __main__.User
Failed example:
    u.say('i love python')
Expected:
    'fkjava说: i love python'
Got:
    'fkit说: i love python'
**********************************************************************
File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 8, in __main__.square
Failed example:
    square(3)
Expected:
    9
Got:
    6
**********************************************************************
File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 10, in __main__.square
Failed example:
    square(-3)
Expected:
    9
Got:
    -6
**********************************************************************
2 items had failures:
   2 of   4 in __main__.User
   2 of   4 in __main__.square
***Test Failed*** 4 failures.

从上面的输出结果可以看出，一共有 4 个测试没有通过，在 User 类中有两个测试没有通过，在 square() 函数中有两个测试没有通过。这是因为上面程序中 ① ② 两行代码故意写错了，其中 ① 号代码用于计算 x 的平方，应该写成 x**2，但漏写了一个星号；② 号代码则应该用传入的 name 参数对 self.name 赋值。

上面显示的测试输出结果也很清晰，每个测试用例结果都包含如下 4 部分：

1. 第一部分：显示在哪个源文件的哪一行。
2. 第二部分：Failed example，显示是哪个测试用例出错了。
3. 第三部分：Expected，显示程序期望的输出结果。也就是在“>>>命令”的下一行给出的运行结果，它就是期望结果。
4. 第四部分：Got，显示程序实际运行产生的输出结果。只有当实际运行产生的输出结果与期望结果一致时，才表明该测试用例通过。

将上面程序中 ① ② 两行代码修改正确，再次使用 python 命令来运行程序，将看不到任何输出结果，说明文档测试中的所有测试用例都通过了。

由此可见，Python 为文档注释提供了 doctest 模块，该模块的用法非常简单，程序只要导入该模块，并调用该模块的 testmod() 函数即可。testmod() 函数会自动提取该模块的说明文档中的测试用例，并执行这些测试用例，最终生成测试报告。如果存在没有通过的测试用例，程序就会显示有多少个测试用例没有通过；如果所有测试用例都能通过测试，则不生成任何输出结果。