Doctesti kasutamine: Dokumentatsioonipõhise testimise jõud

Tarkvaraarenduse kiire maailmas on meie koodi töökindluse ja õigsuse tagamine ülimalt tähtis. Kui projektid muutuvad keerukamaks ja meeskonnad laienevad üle erinevate geograafiliste piirkondade, muutub koodi kvaliteedi säilitamine veelgi suuremaks väljakutseks. Kuigi on olemas erinevaid testimisraamistikke, pakub Python ainulaadset ja sageli alahinnatud tööriista testimise otseseks integreerimiseks teie dokumentatsiooni: Doctest moodul. See lähenemisviis, mida sageli nimetatakse dokumentatsioonipõhiseks testimiseks või vaimult "kirjaoskajalikuks programmeerimiseks", võimaldab teil kirjutada docstringidesse näiteid, mis pole mitte ainult illustratiivsed, vaid ka täidetavad testid.

Globaalse publiku jaoks, kus erinevad taustad ja erinevad tuttavustasemed konkreetsete testimismetoodikatega on tavalised, pakub Doctest veenvat eelist. See ühendab mõistmise, kuidas kood peaks töötama, ja selle kontrollimise, et see tegelikult töötab, otse koodi enda kontekstis. See postitus sukeldub Doctest mooduli üksikasjadesse, uurides selle eeliseid, praktilisi rakendusi, täiustatud kasutamist ja seda, kuidas see võib olla võimas vahend arendajatele kogu maailmas.

Mis on Doctest?

Pythoni Doctest moodul on loodud leidma ja täitma näiteid, mis on manustatud docstringidesse. Docstring on stringi literaal, mis ilmub mooduli, funktsiooni, klassi või meetodi määratluse esimese avaldusena. Doctest käsitleb interaktiivseid Pythoni sessioone meenutavaid ridu (algavad >>>) testidena. Seejärel täidab ta need näited ja võrdleb väljundit sellega, mida docstringis oodatakse.

Põhiidee on selles, et teie dokumentatsioon ei tohiks ainult kirjeldada, mida teie kood teeb, vaid seda ka näidata tegevuses. Need näited teenivad kahte eesmärki: nad harivad kasutajaid ja arendajaid, kuidas teie koodi kasutada, ja samal ajal toimivad nad väikeste, iseseisvate üksustestidena.

Kuidas see töötab: Lihtne näide

Vaatleme lihtsat Pythoni funktsiooni. Kirjutame docstringi, mis sisaldab näidet selle kasutamisest, ja Doctest kontrollib seda näidet.

            def greet(name):
    """
    Returns a greeting message.

    Examples:
    >>> greet('World')
    'Hello, World!'
    >>> greet('Pythonista')
    'Hello, Pythonista!'
    """
    return f'Hello, {name}!'

            

              
                Copy
              
            
          

Nende testide käitamiseks saate selle koodi salvestada Pythoni faili (nt greetings.py) ja seejärel käivitada selle oma terminalist järgmise käsu abil:

            python -m doctest greetings.py

            

              
                Copy
              
            
          

Kui funktsiooni väljund vastab docstringis oodatule, ei teata Doctest ühtegi viga. Kui on erinevus, tuuakse see esile, mis näitab potentsiaalset probleemi teie koodi või selle käitumise mõistmisega.

Näiteks, kui muudaksime funktsiooni järgmiselt:

            def greet_buggy(name):
    """
    Returns a greeting message (with a bug).

    Examples:
    >>> greet_buggy('World')
    'Hello, World!' # Expected output
    """
    return f'Hi, {name}!' # Incorrect greeting

            

              
                Copy
              
            
          

python -m doctest greetings.py käivitamine annaks sarnase väljundi:

            **********************************************************************
File "greetings.py", line 7, in greetings.greet_buggy
Failed example:
    greet_buggy('World')
Expected:
    'Hello, World!'
Got:
    'Hi, World!'
**********************************************************************
1 items had failures:
   1 of   1 in greetings.greet_buggy
***Test Failed*** 1 failures.

            

              
                Copy
              
            
          

See selge väljund tuvastab täpse rea ja vea laadi, mis on silumiseks äärmiselt väärtuslik.

Dokumentatsioonipõhise testimise eelised

Doctesti kasutamine pakub mitmeid veenvaid eeliseid, eriti koostöö- ja rahvusvahelistes arenduskeskkondades:

1. Ühtne dokumentatsioon ja testimine

Kõige ilmseim eelis on dokumentatsiooni ja testimise koondamine. Selle asemel, et hooldada eraldi näidete kogusid oma dokumentatsiooni ja üksustestide jaoks, on teil üks tõde. See vähendab dubleerimist ja tõenäosust, et need muutuvad sünkroonist väljas.

2. Parem koodi selgus ja mõistmine

Täidetavate näidete kirjutamine docstringidesse sunnib arendajaid kriitiliselt mõtlema, kuidas nende koodi tuleks kasutada. See protsess viib sageli selgemate, intuitiivsemate funktsioonide allkirjade ja sügavamale arusaamiseni ettenähtud käitumisest. Uute meeskonnaliikmete või väliste kaastöötajate jaoks, kellel on erinevad keelelised ja tehnilised taustad, toimivad need näited kohese, täidetava juhendina.

3. Otsene tagasiside ja lihtsam silumine

Kui test ebaõnnestub, annab Doctest täpset teavet selle kohta, kus viga tekkis, ning erinevuse oodatud ja tegeliku väljundi vahel. See otsene tagasiside tsükkel kiirendab oluliselt silumisprotsessi.

4. Julgustab testitavat koodidisaini

Doctestide kirjutamise praktika julgustab arendajaid kirjutama funktsioone, mida on lihtsam testida. See tähendab sageli funktsioonide kujundamist selgete sisendite ja väljunditega, kõrvaltoimete minimeerimist ja keerukate sõltuvuste vältimist, kui võimalik – kõik head tavad töökindla tarkvaratehnika jaoks.

5. Madal sisenemisbarjäär

Arendajatele, kes on uued formaalsetes testimismetoodikates, pakub Doctest õrna sissejuhatust. Süntaks on tuttav (see jäljendab Pythoni interaktiivset tõlki), muutes selle vähem ähvardavaks kui keerukamate testimisraamistike seadistamine. See on eriti kasulik globaalsetes meeskondades, kellel on erinevad varasemad testimiskogemused.

6. Täiustatud koostöö globaalsete meeskondade jaoks

Rahvusvahelistes meeskondades on selgus ja täpsus võtmetähtsusega. Doctest näited pakuvad selgeid funktsionaalsuse demonstratsioone, mis ületavad teatud määral keelebarjääre. Kombineerituna lühikeste ingliskeelsete kirjeldustega muutuvad need täidetavad näited universaalselt arusaadavateks koodibaasi osadeks, edendades ühtlast arusaama ja kasutamist erinevate kultuuride ja ajavööndite vahel.

7. Elav dokumentatsioon

Dokumentatsioon võib koodi arenedes kiiresti vananenuks muutuda. Doctestid, olles täidetavad, tagavad, et teie dokumentatsioon jääb teie koodi praeguse käitumise täpseks esinduseks. Kui kood muutub viisil, mis rikub näidet, ebaõnnestub Doctest, hoiatades teid, et dokumentatsioon vajab värskendamist.

Praktilised rakendused ja näited

Doctest on mitmekülgne ja seda saab rakendada paljudes stsenaariumides. Siin on mõned praktilised näited:

1. Matemaatilised funktsioonid

Matemaatiliste operatsioonide kontrollimine on peamine kasutusjuhtum.

            def add(a, b):
    """
    Adds two numbers.

    Examples:
    >>> add(5, 3)
    8
    >>> add(-1, 1)
    0
    >>> add(0.5, 0.25)
    0.75
    """
    return a + b

            

              
                Copy
              
            
          

2. Stringide manipuleerimine

Stringide teisenduste testimine on samuti lihtne.

            def capitalize_first_letter(text):
    """
    Capitalizes the first letter of a string.

    Examples:
    >>> capitalize_first_letter('hello')
    'Hello'
    >>> capitalize_first_letter('WORLD')
    'WORLD'
    >>> capitalize_first_letter('')
    ''
    """
    if not text:
        return ''
    return text[0].upper() + text[1:]

            

              
                Copy
              
            
          

3. Andmestruktuuri operatsioonid

Loendite, sõnastike ja muude andmestruktuuride operatsioonide kontrollimine.

            def get_unique_elements(input_list):
    """
    Returns a list of unique elements from the input list, preserving order.

    Examples:
    >>> get_unique_elements([1, 2, 2, 3, 1, 4])
    [1, 2, 3, 4]
    >>> get_unique_elements(['apple', 'banana', 'apple'])
    ['apple', 'banana']
    >>> get_unique_elements([])
    []
    """
    seen = set()
    unique_list = []
    for item in input_list:
        if item not in seen:
            seen.add(item)
            unique_list.append(item)
    return unique_list

            

              
                Copy
              
            
          

4. Erakorraliste olukordade käsitlemine

Doctest saab ka kontrollida, et teie kood tekitab oodatud erakorralisi olukordi.

            def divide(numerator, denominator):
    """
    Divides two numbers.

    Examples:
    >>> divide(10, 2)
    5.0
    >>> divide(5, 0)
    Traceback (most recent call last):
        ...
    ZeroDivisionError: division by zero
    """
    return numerator / denominator

            

              
                Copy
              
            
          

Pange tähele Traceback (most recent call last): kasutamist, millele järgneb konkreetne eranditüüp ja sõnum. Ellips (...) on metakarakter, mis sobib kokku kõigi tracebackis olevate tähemärkidega.

5. Klasside meetodite testimine

Doctest töötab sujuvalt ka klassi meetoditega.

            class Circle:
    """
    Represents a circle.

    Examples:
    >>> c = Circle(radius=5)
    >>> c.area()
    78.53981633974483
    >>> c.circumference()
    31.41592653589793
    """
    def __init__(self, radius):
        if radius < 0:
            raise ValueError("Radius cannot be negative.")
        self.radius = radius

    def area(self):
        import math
        return math.pi * self.radius ** 2

    def circumference(self):
        import math
        return 2 * math.pi * self.radius

            

              
                Copy
              
            
          

Täiustatud Doctest kasutamine ja konfigureerimine

Kuigi põhikasutus on lihtne, pakub Doctest mitmeid valikuid selle käitumise kohandamiseks ja selle tõhusamaks integreerimiseks teie töövoogu.

1. Doctestide käivitamine programmisiseselt

Saate Doctesti oma Pythoni skriptidest käivitada, mis on kasulik testijuhataja loomiseks või integreerimiseks teiste ehitusprotsessidega.

            # Failis, nt test_all.py
import doctest
import greetings # Eeldatavasti sisaldab greetings.py funktsiooni greet
import my_module # Eeldatakse, et teistel moodulitel on samuti doctestid

if __name__ == "__main__":
    results = doctest.testmod(m=greetings, verbose=True)
    # Saate testida ka mitut moodulit:
    # results = doctest.testmod(m=my_module, verbose=True)
    print(f"Doctest results for greetings: {results}")

    # Kõigi praeguses kataloogis olevate moodulite testimiseks (kasutage ettevaatlikult):
    # for name, module in sys.modules.items():
    #     if name.startswith('your_package_prefix'):
    #         doctest.testmod(m=module, verbose=True)

            

              
                Copy
              
            
          

Funktsioon doctest.testmod() täidab kõik antud moodulis leitud testid. Argument verbose=True kuvab üksikasjaliku väljundi, sealhulgas, millised testid läbisid ja millised ebaõnnestusid.

2. Doctest valikud ja lipud

Doctest pakub võimalust kontrollida testimiskeskkonda ja seda, kuidas võrdlused tehakse. Seda tehakse optionflags argumendi kaudu testmodis või doctesti enda sees.

• ELLIPSIS: Võimaldab ... sobitada väljundis mis tahes tähemärkidest koosnevat stringi.
• NORMALIZE_WHITESPACE: Ignoreerib valgete märkide erinevusi.
• IGNORE_EXCEPTION_DETAIL: Ignoreerib tracebackide üksikasju, võrreldes ainult erandi tüüpi.
• REPORT_NDIFF: Raporteerib vead (diffs).
• REPORT_UDIFF: Raporteerib vead ühtses diff-vormingus.
• REPORT_CDIFF: Raporteerib vead kontekstuaalses diff-vormingus.
• REPORT_FAILURES: Raporteerib vead (vaikimisi).
• ALLOW_UNICODE: Lubab väljundis unicode märke.
• SKIP: Võimaldab testist mööda minna, kui see on märgistatud # SKIP.

Saate need lipud edastada doctest.testmod() funktsioonile:

            import doctest
import math_utils

if __name__ == "__main__":
    doctest.testmod(m=math_utils, optionflags=doctest.ELLIPSIS | doctest.NORMALIZE_WHITESPACE)

            

              
                Copy
              
            
          

Alternatiivselt saate spetsiaalsete kommentaaride abil määrata valikud otse docstringi sees:

            def complex_calculation(x):
    """
    Performs a calculation that might have varying whitespace.

    >>> complex_calculation(10)
    Calculation result:  100.0

    # doctest: +ELLIPSIS +NORMALIZE_WHITESPACE
    >>> another_calculation(5)
    Result is ...
    """
    pass # Placeholder for actual implementation

            

              
                Copy
              
            
          

3. Ujukomaarvude võrdluste käsitlemine

Ujukomaarvude aritmeetika võib täpsusprobleemide tõttu olla keeruline. Doctesti vaikimisi käitumine võib ebaõnnestuda testides, mis on matemaatiliselt õiged, kuid erinevad veidi oma kümnendkoha esituses.

Kaaluge seda näidet:

            def square_root(n):
    """
    Calculates the square root of a number.

    >>> square_root(2)
    1.4142135623730951 # Might vary slightly
    """
    import math
    return math.sqrt(n)

            

              
                Copy
              
            
          

Selle töökindlaks käsitlemiseks saate kasutada ELLIPSIS lippu koos paindlikuma väljundimustriga või loota välisele testimisraamistikule täpsemate ujukomaarvude kinnituste saamiseks. Paljudel juhtudel piisab lihtsalt selle tagamisest, et oodatud väljund on teie keskkonna jaoks täpne. Kui on vaja märkimisväärset täpsust, võib see olla märk sellest, et teie funktsiooni väljundit tuleks esitada viisil, mis käsitleb täpsust loomupäraselt (nt kasutades Decimal).

4. Erinevate keskkondade ja lokaatideüleste seadete testid

Globaalse arenduse jaoks kaaluge lokaatide seadete, kuupäeva/kellaaja vormingute või valuuta esituste erinevusi. Doctest näited peaksid olema kirjutatud võimalikult keskkonnast sõltumatuks. Kui teie koodi väljund on lokaadist sõltuv, peate võib-olla:

• Seadistage enne doctestide käivitamist ühtlane lokaat.
• Kasutage ELLIPSIS lippu muude väljundi osade ignoreerimiseks.
• Keskenduge loogika testimisele, mitte lokaadispetsiifiliste andmete täpsetele stringiesitustele.

Näiteks kuupäeva vormindamise funktsiooni testimine võib nõuda hoolikamat seadistust:

            import datetime
import locale

def format_date_locale(date_obj):
    """
    Formats a date object according to the current locale.

    # This test assumes a specific locale is set for demonstration.
    # In a real scenario, you'd need to manage locale setup carefully.
    # For example, using: locale.setlocale(locale.LC_TIME, 'en_US.UTF-8')

    # Example for a US locale:
    # >>> dt = datetime.datetime(2023, 10, 27)
    # >>> format_date_locale(dt)
    # '10/27/2023'

    # Example for a German locale:
    # >>> dt = datetime.datetime(2023, 10, 27)
    # >>> format_date_locale(dt)
    # '27.10.2023'

    # A more robust test might use ELLIPSIS if locale is unpredictable:
    # >>> dt = datetime.datetime(2023, 10, 27)
    # >>> format_date_locale(dt)
    # '...
    # This approach is less precise but more resilient to locale changes.
    """
    try:
        # Attempt to use locale formatting, fallback if unavailable
        return locale.strxfrm(date_obj.strftime('%x'))
    except locale.Error:
        # Fallback for systems without locale data
        return date_obj.strftime('%Y-%m-%d') # ISO format as fallback

            

              
                Copy
              
            
          

See rõhutab keskkonda arvestamise tähtsust doctestide kirjutamisel, eriti globaalsete rakenduste puhul.

Millal Doctesti kasutada (ja millal mitte)

Doctest on suurepärane tööriist paljudeks olukordadeks, kuid see pole ime. Selle tugevuste ja nõrkuste mõistmine aitab teha teadlikke otsuseid.

Ideaaljuhud:

• Väikesed kasuliku funktsioonid ja moodulid: Kui vähesed selged näited demonstreerivad funktsionaalsust piisavalt.
• API dokumentatsioon: Konkreetsete, täidetavate näidete pakkumiseks, kuidas kasutada avalikke API-sid.
• Pythoni õpetamine ja õppimine: Sarnaselt sellele, et programmeeritavaid näiteid manustada haridusmaterjalidesse.
• Kiirprototüüpimine: Kui soovite kiiresti testida väikeseid kooditükke koos nende kirjeldusega.
• Kvaliteetset dokumentatsiooni sihtivad raamatukogud: Et tagada dokumentatsiooni ja koodi sünkroonsus.

Millal teised testimisraamistikud võivad olla paremad:

• Keerulised testimisstseenid: Testide jaoks, mis hõlmavad keerukat seadistamist, modelleerimist või integreerimist väliste teenustega, pakuvad raamistikud nagu unittest või pytest võimsamaid funktsioone ja struktuuri.
• Suuremahulised testikomplektid: Kuigi Doctesti saab käivitada programmisiseselt, võib sadade või tuhandete testide haldamine olla tülikam kui spetsiaalsete testimisraamistike puhul.
• Toimivuskriitilised testid: Doctesti ülekoormus võib olla veidi suurem kui kõrge optimeeritud testijuhatajate puhul.
• Käitumispõhine arendus (BDD): BDD jaoks on sellised raamistikud nagu behave loodud nõudmiste täidetavateks spetsifikatsioonideks loomulikuma keelesüntaksi abil.
• Kui on vaja ulatuslikku testide seadistust/puhastust: unittest ja pytest pakuvad robustseid mehhanisme komplektide ja seadistus-/puhastusprotseduuride jaoks.

Doctesti integreerimine teiste raamistikega

On oluline märkida, et Doctest ei ole vastastikku välistav teiste testimisraamistikega. Saate Doctesti kasutada selle spetsiifiliste tugevuste jaoks ja täiendada seda pytesti või unittestiga keerukamate testimisvajaduste jaoks. Paljud projektid võtavad kasutusele hübriidlähenemise, kasutades Doctesti raamatukogutasemel näidete ja dokumentatsiooni kontrollimiseks ning pytest sügavamate üksus- ja integratsioonitestide jaoks.

Näiteks pytestil on suurepärane tugi teie projektis olevate doctestide avastamiseks ja käivitamiseks. Lihtsalt pytesti installides suudab see automaatselt leida ja täita teie moodulites olevaid docteste, integreerides need oma aruandlus- ja paralleelse täitmise võimalustega.

Parimad tavad Doctestide kirjutamiseks

Doctesti tõhususe maksimeerimiseks järgige neid parimaid tavasid:

• Hoidke näited lühikesed ja fookustatud: Iga doctest näide peaks ideaalis demonstreerima funktsiooni või meetodi ühte aspekti või kasutusjuhtumit.
• Tagage, et näited oleksid iseseisvad: Vältige välise oleku või varasemate testitulemuste sõltuvust, välja arvatud juhul, kui neid on selgesõnaliselt hallatud.
• Kasutage selget ja arusaadavat väljundit: Oodatud väljund peaks olema ühemõtteline ja kergesti kontrollitav.
• Käsitlege erakorralisi olukordi korralikult: Kasutage oodatud vigade puhul täpselt Traceback vormingut.
• Kasutage valikulipukesi mõistlikult: Kasutage lipukesi nagu ELLIPSIS ja NORMALIZE_WHITESPACE, et muuta testid vastupidavamaks väiksematele, ebaolulistele muutustele.
• Testige piirjuhtumeid ja piirtingimusi: Nagu iga üksustest, peaksid doctestid katma tavalised sisendid ja ka vähem levinud sisendid.
• Käivitage docteste regulaarselt: Integreerige need oma pideva integratsiooni (CI) töövoogu, et varakult regressioone tuvastada.
• Dokumenteerige *miks*: Kui doctestid näitavad *kuidas*, peaks teie proosaline dokumentatsioon selgitama, *miks* see funktsionaalsus eksisteerib ja selle eesmärk.
• Arvestage rahvusvahelise levikuga: Kui teie rakendus käsitleb lokaliseeritud andmeid, olge teadlik sellest, kuidas teie doctest näiteid võivad erinevad lokaadid mõjutada. Testige selgete, universaalselt arusaadavate esitustega või kasutage variatsioonide majutamiseks lipukesi.

Globaalsed kaalutlused ja Doctest

Rahvusvahelistes meeskondades või globaalse kasutajaskonnaga projektides töötavatele arendajatele pakub Doctest ainulaadset eelist:

• Vähenenud kahemõttelisus: Täidetavad näited toimivad ühise keelena, vähendades tõlgendusvigu, mis võivad tekkida keeleliste või kultuuriliste erinevuste tõttu. Koodilõik, mis demonstreerib väljundit, on sageli universaalsemalt arusaadav kui ainult tekstiline kirjeldus.
• Uute meeskonnaliikmete sisseelamine: Erineva taustaga arendajate jaoks pakuvad doctestid koheseid, käepäraseid näiteid koodibaasi kasutamise kohta, kiirendades nende tööle rakendumise aega.
• Funktsionaalsuse kultuuridevaheline mõistmine: Kui testite komponente, mis interakteeruvad globaalsete andmetega (nt valuutavahetus, ajavööndi käsitlemine, rahvusvahelise leviku raamatukogud), aitavad doctestid kontrollida oodatud väljundeid erinevate oodatavate vormingute kaudu, kui need on kirjutatud piisava paindlikkusega (nt kasutades ELLIPSIS või hoolikalt koostatud oodatud stringe).
• Dokumentatsiooni ühtsus: Dokumentatsiooni sünkroonis hoidmine koodiga on tööjaotusega meeskondade projektide jaoks, kus suhtlemise lisakulu on suurem, kriitiline. Doctest kehtestab selle sünkroonsuse.

Näide: Lihtne valuutakonverter koos doctestiga

Kujutage ette funktsiooni, mis teisendab USD EUR-iks. Lihtsuse huvides kasutame fikseeritud kurssi.

            def usd_to_eur(amount_usd):
    """
    Converts an amount from US Dollars (USD) to Euros (EUR) using a fixed rate.
    The current exchange rate used is 1 USD = 0.93 EUR.

    Examples:
    >>> usd_to_eur(100)
    93.0
    >>> usd_to_eur(0)
    0.0
    >>> usd_to_eur(50.5)
    46.965
    >>> usd_to_eur(-10)
    -9.3
    """
    exchange_rate = 0.93
    return amount_usd * exchange_rate

            

              
                Copy
              
            
          

See doctest on üsna lihtne. Kuid kui vahetuskurss kõiguks või kui funktsioon peaks käsitlema erinevaid valuutasid, suureneks keerukus ja vajalikuks võiks osutuda keerukam testimine. Praegu demonstreerib see lihtne näide, kuidas doctestid saavad selgelt määratleda ja kontrollida konkreetset funktsionaalsust, mis on kasulik olenemata meeskonna asukohast.

Kokkuvõte

Pythoni Doctest moodul on võimas, kuid sageli alakasutatud tööriist täidetavate näidete otse teie dokumentatsiooni integreerimiseks. Koheldes dokumentatsiooni tõeallikana testimiseks, saate märkimisväärseid eeliseid koodi selguse, hooldatavuse ja arendaja tootlikkuse osas. Globaalsete meeskondade jaoks pakub Doctest selget, ühemõttelist ja universaalselt juurdepääsetavat meetodit koodi käitumise mõistmiseks ja kontrollimiseks, aidates ületada kommunikatsioonilünki ja edendada ühist arusaama tarkvara kvaliteedist.

Olenemata sellest, kas töötate väikesel isiklikul projektil või suuremahulises ettevõtte rakenduses, on Doctesti integreerimine teie arendusvoogu väärt ettevõtmine. See on samm edasi, et luua tarkvara, mis pole mitte ainult funktsionaalne, vaid ka erakordselt hästi dokumenteeritud ja rangelt testitud, mis lõppkokkuvõttes viib töökindlama ja hooldatavama koodini kõigile, kõikjal.

Hakake oma docteste kirjutama juba täna ja koguge dokumentatsioonipõhise testimise eeliseid!