Go语言：利用 TDD 测试驱动开发帮助理解数组与动态数组（切片）的区别

Array VS Slice

数组允许你以特定的顺序在变量中存储相同类型的多个元素。

对于数组来说，最常见的就是迭代数组中的元素。

我们创建一个 Sum 函数，它使用 for 来循环获取数组中的元素并返回所有元素的总和。

 

先写测试（array）

利用 TDD 思想我们需要先写测试函数

先创建一个 sum_test.go 文件

在 sum_test.go 中：

package main

import "testing"

func TestSum(t *testing.T) {

    numbers := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}

    got := Sum(numbers)
    want := 15

    if want != got {
        t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
    }
}

数组的容量是我们在声明它时指定的固定值。我们可以通过两种方式初始化数组：

关于其他引用类型的介绍参考

在错误信息中打印函数的输入有时很有用。

我们使用 %v（默认输出格式）占位符来打印输入，它非常适用于展示数组。

运行测试

我们创建一个Sum.go文件，不着急补全，我们先写个框架，让它编译通过

package main

func Sum(numbers [5]int) (sum int) {
    return 0
}

这时测试还会失败，不过会返回明确的错误信息：

sum_test.go:13: got 0 want 15 given, [1 2 3 4 5]

这个时候把代码补充完整，使得它能够通过测试：

func Sum(numbers [5]int) int {
    sum := 0
    for i := 0; i < 5; i++ {
        sum += numbers[i]
    }
    return sum
}

可以使用 取下标 也就是 array[index] 语法来获取数组中指定索引对应的值。

在本例中我们使用 for 循环分 5 次取出数组中的元素并与 sum 变量求和。

重构一（改进代码）

我们可以使用 range 语法来让函数变得更加整洁。

func Sum(numbers [5]int) int {
    sum := 0
    for _, number := range numbers {
        sum += number
    }
    return sum
}

range 会迭代数组，每次迭代都会返回数组元素的索引和值。我们选择使用 '_' 空白标志符 来忽略索引。

数组和它的类型

数组有一个有趣的属性，它的大小也属于类型的一部分，如果你尝试将 [4]int 作为 [5]int 类型的参数传入函数，是不能通过编译的。

它们是不同的类型，就像尝试将 string 当做 int 类型的参数传入函数一样。

因为这个原因，所以数组比较笨重，大多数情况下我们都不会使用它。

Go 的切片（slice）类型不会将集合的长度保存在类型中，因此它的尺寸可以是不固定的。

下面我们会完成一个动态长度的 Sum

 

先写测试(slice)

我们会使用 切片类型，它可以接收不同大小的切片集合。语法上和数组非常相似，只是在声明的时候不指定长度：

func TestSum(t *testing.T) {

    t.Run("collection of 5 numbers", func(t *testing.T) {
        numbers := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}

        got := Sum(numbers)
        want := 15

        if got != want {
            t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
        }
    })

    t.Run("collection of any size", func(t *testing.T) {
        numbers := []int{1, 2, 3}

        got := Sum(numbers)
        want := 6

        if got != want {
            t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
        }
    })

}

运行测试

当然会编译出错：

同样先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来

这时我们可以选择一种解决方案：

 

• 修改现有的 API，将 Sum 函数的参数从数组改为切片。如果这么做我们就有可能会影响使用这个 API 的人，因为我们的 其他 测试不能编译通过。

• 创建一个新函数。

根据目前的情况，并没有人使用我们的函数，所以选择修改原来的函数。

func Sum(numbers []int) int {
    sum := 0
    for _, number := range numbers {
        sum += number
    }
    return sum
}

如果你运行测试，它们还是不能编译通过，你必须把之前测试代码中的数组换成切片

再把 Sum 补充完整，使得它能够通过测试：

事实证明，这里需要我们做的只是修复编译器错误，然后测试就通过了。

重构二

我们已经重构了 Sum 函数把参数从数组改为切片。注意不要在重构以后忘记维护你的测试代码。

func TestSum(t *testing.T) {

    t.Run("collection of 5 numbers", func(t *testing.T) {
        numbers := []int{1, 2, 3, 4, 5}

        got := Sum(numbers)
        want := 15

        if got != want {
            t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
        }
    })

    t.Run("collection of any size", func(t *testing.T) {
        numbers := []int{1, 2, 3}

        got := Sum(numbers)
        want := 6

        if got != want {
            t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
        }
    })

}

质疑测试的价值是非常重要的。测试并不是越多越好，而是尽可能的使你的代码更加健壮。

太多的测试会增加维护成本，因为 维护每个测试都是需要成本的。

在本例中，针对该函数写两个测试其实是多余的，因为切片尺寸并不影响函数的运行。

 Go 有内置的计算测试 覆盖率的工具，它能帮助你发现没有被测试过的区域。

我们不需要追求 100% 的测试覆盖率，它只是一个供你获取测试覆盖率的方式。

只要你严格遵循 TDD 规范，那你的测试覆盖率就会很接近 100%。

运行：

go test -cover

你会看到：

现在删除一个测试，然后再次运行。

新的想法

这回我们需要一个 SumAll 函数，它接受多个切片，并返回由每个切片元素的总和组成的新切片。

先写测试

func TestSumAll(t *testing.T) {

    got := SumAll([]int{1,2}, []int{0,9})
    want := []int{3, 9}

    if got != want {
        t.Errorf("got %v want %v", got, want)
    }
}

运行测试

先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来

我们需要定义满足测试要求的 SumAll。

我们可以写一个 可变参数的函数：

func SumAll(numbersToSum ...[]int) (sums []int) {
    return
}

这时运行测试会报编译时错误：

./sum_test.go:26:9: invalid operation: got != want (slice can only be compared to nil)

在 Go 中不能对切片使用等号运算符。你可以写一个函数迭代每个元素来检查它们的值。

但是一种比较简单的办法是使用 reflect.DeepEqual，它在判断两个变量是否相等时十分有用。

func TestSumAll(t *testing.T) {

    got := SumAll([]int{1,2}, []int{0,9})
    want := []int{3, 9}

    if !reflect.DeepEqual(got, want) {
        t.Errorf("got %v want %v", got, want)
    }
}

确保你已经在文件头部 import reflect，这样你才能使用 DeepEqual 方法。

需要注意的是 reflect.DeepEqual 不是「类型安全」的，所以有时候会发生比较怪异的行为。

为了看到这种行为，暂时将测试修改为：

func TestSumAll(t *testing.T) {

    got := SumAll([]int{1,2}, []int{0,9})
    want := "bob"

    if !reflect.DeepEqual(got, want) {
        t.Errorf("got %v want %v", got, want)
    }
}

这里我们尝试比较 slice 和 string。这显然是不合理的，但是却通过了编译！所以使用 reflect.DeepEqual 比较简洁但是在使用时需多加小心。

 sum_test.go:30: got [] want [3 9]

将代码补充完整使函数能够测试通过

我们需要做的就是迭代可变参数，使用 Sum 计算每个参数的总和并把结果放入函数返回的切片中。

func SumAll(numbersToSum ...[]int) (sums []int) {
    lengthOfNumbers := len(numbersToSum)
    sums = make([]int, lengthOfNumbers)

    for i, numbers := range numbersToSum {
        sums[i] = Sum(numbers)
    }

    return
}

我们学到了很多新东西。

这里有一种创建切片的新方式。make 可以在创建切片的时候指定我们需要的长度和容量。

我们可以使用切片的索引访问切片内的元素，使用 = 对切片元素进行赋值。

 现在应该可以测试通过。

重构三

顺便说一下，切片有容量的概念。如果你有一个容量为 2 的切片，但使用 mySlice[10]=1 进行赋值，会报运行时错误。

不过你可以使用 append 函数，它能为切片追加一个新值。

func SumAll(numbersToSum ...[]int) []int {
    var sums []int
    for _, numbers := range numbersToSum {
        sums = append(sums, Sum(numbers))
    }

    return sums
}

在这个实现中，我们不用担心切片元素会超过容量。我们开始使用空切片（在函数签名中定义），在每次计算完切片的总和后将结果添加到切片中。

接下来的工作是把 SumAll 变成 SumAllTails

 

还有一个新想法

先写测试

func TestSumAllTails(t *testing.T) {
    got := SumAllTails([]int{1,2}, []int{0,9})
    want := []int{2, 9}

    if !reflect.DeepEqual(got, want) {
        t.Errorf("got %v want %v", got, want)
    }
}

运行测试

./sum_test.go:26:9: undefined: SumAllTails

先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来

把函数名称改为 SumAllTails 并重新运行测试

sum_test.go:30: got [3 9] want [2 9]

将代码补充完整使函数能够测试通过

func SumAllTails(numbersToSum ...[]int) []int {
    var sums []int
    for _, numbers := range numbersToSum {
        tail := numbers[1:]
        sums = append(sums, Sum(tail))
    }

    return sums
}

我们可以使用语法 slice[low:high] 获取部分切片。如果在冒号的一侧没有数字就会一直取到最边缘的元素。

在我们的函数中，我们使用 numbers[1:] 取到从索引 1 到最后一个元素。

重构四

这次没有太多需要重构的地方。

我们只需要想到：

如果传入一个空切片会怎样？空切片的「尾部」是什么呢，如果我们在空数组上使用 myEmptySlice[1:]会发生什么？

先写测试

func TestSumAllTails(t *testing.T) {

    t.Run("make the sums of some slices", func(t *testing.T) {
        got := SumAllTails([]int{1,2}, []int{0,9})
        want := []int{2, 9}

        if !reflect.DeepEqual(got, want) {
            t.Errorf("got %v want %v", got, want)
        }
    })

    t.Run("safely sum empty slices", func(t *testing.T) {
        got := SumAllTails([]int{}, []int{3, 4, 5})
        want :=[]int{0, 9}

        if !reflect.DeepEqual(got, want) {
            t.Errorf("got %v want %v", got, want)
        }
    })

}

运行测试

会报 panic

panic: runtime error: slice bounds out of range [recovered]

 

panic: runtime error: slice bounds out of range

 

值得注意的是，该函数 编译通过 了，但是在运行时出现错误。

编译时错误是我们的朋友，因为它帮助我们让程序可以工作。

运行时错误是我们的敌人，因为它影响我们的用户。

 

将代码补充完整使函数能够测试通过

func SumAllTails(numbersToSum ...[]int) []int {
    var sums []int
    for _, numbers := range numbersToSum {
        if len(numbers) == 0 {
            sums = append(sums, 0)
        } else {
            tail := numbers[1:]
            sums = append(sums, Sum(tail))
        }
    }

    return sums
}

重构五

我们的测试代码有一部分是重复的，我们可以把它放到另一个函数中复用。

func TestSumAllTails(t *testing.T) {

    checkSums := func(t *testing.T, got, want []int) {
        if !reflect.DeepEqual(got, want) {
            t.Errorf("got %v want %v", got, want)
        }
    }

    t.Run("make the sums of tails of", func(t *testing.T) {
        got := SumAllTails([]int{1, 2}, []int{0, 9})
        want := []int{2, 9}
        checkSums(t, got, want)
    })

    t.Run("safely sum empty slices", func(t *testing.T) {
        got := SumAllTails([]int{}, []int{3, 4, 5})
        want := []int{0, 9}
        checkSums(t, got, want)
    })

}

这样使用起来更加方便，而且还能增加代码的类型安全性。如果一个粗心的开发者使用 checkSums(t, got, "dave") 是不能通过编译的

总结

我们学习了：

•  

  数组

•  

  切片

   
•  

  多种方式的切片初始化
•  

  切片的容量是 固定 的，但是你可以使用 append 从原来的切片中创建一个新切片
•  

  如何获取部分切片

•  

  使用 len 获取数组和切片的长度

•  

  使用测试代码覆盖率的工具

•  

  reflect.DeepEqual 的妙用和对代码类型安全性的影响

数组和切片的元素可以是任何类型，包括数组和切片自己。如果需要你可以定义 [][]string