使用 unique_ptr 进行模拟的依赖注入

Question

我有一个使用类 Bar 的类 Foo。 Bar 仅在 Foo 中使用，而 Foo 正在管理 Bar，因此我使用 unique_ptr（不是参考，因为我不需要 Foo 之外的 Bar）：

using namespace std;
struct IBar {
    virtual ~IBar() = default;  
    virtual void DoSth() = 0;
};

struct Bar : public IBar {
    void DoSth() override { cout <<"Bar is doing sth" << endl;};    
};

struct Foo {
  Foo(unique_ptr<IBar> bar) : bar_(std::move(bar)) {}

  void DoIt() {
    bar_->DoSth();
  }
private:
  unique_ptr<IBar> bar_;
};

到目前为止一切顺利，这工作正常。但是，当我想对代码进行单元测试时遇到问题：

namespace {
struct BarMock : public IBar {
  MOCK_METHOD0(DoSth, void());
};
}

struct FooTest : public Test {
  FooTest() : barMock{ make_unique<BarMock>() }, out(std::move(barMock)) {}

  unique_ptr<BarMock> barMock;
  Foo out;
};

TEST_F(FooTest, shouldDoItWhenDoSth) {
  EXPECT_CALL(*barMock, DoSth());

  out.DoIt();
}

测试失败，因为模拟对象被转移到 Foo，并且对此类模拟设置期望失败。

DI的可能选项：

• by shared_ptr：在这种情况下太多了（Bar 对象不在 Foo 之间共享任何其他）
• 通过引用 IBar：不是一个选项（Bar 不存储在 Foo 之外，因此创建的 Bar 对象将被破坏，留下 Foo 悬空引用）
• 由 unique_ptr 提供：无法以呈现的方式进行测试
• 通过值传递：不可能（复制将发生 - 与 unique_ptr 相同的问题）。

我得到的唯一解决方案是在 Foo 成为 BarMock 的唯一所有者之前存储指向 BarMock 的原始指针，即：

struct FooTest : public Test {
  FooTest() : barMock{new BarMock} {
    auto ptr = unique_ptr<BarMock>(barMock);
    out.reset(new Foo(std::move(ptr)));
  }

  BarMock* barMock;
  unique_ptr<Foo> out;
};

没有更清洁的解决方案吗？我必须使用静态依赖注入（模板）吗？

Answer 1

实际上我不建议在生产环境中使用，但 shared_ptr 的 aliasing constructor 可能代表您的情况的肮脏且有效的解决方案。
一个最小的工作示例（不使用 gtest，抱歉，我来自移动应用程序，无法直接测试）：

#include<memory>
#include<iostream>
#include<utility>

struct IBar {
    virtual ~IBar() = default;  
    virtual void DoSth() = 0;
};

struct Bar : public IBar {
    void DoSth() override { std::cout <<"Bar is doing sth" << std::endl;};    
};

struct Foo {
    Foo(std::unique_ptr<IBar> bar) : bar(std::move(bar)) {}

    void DoIt() {
        bar->DoSth();
    }
private:
    std::unique_ptr<IBar> bar;
};

int main() {
    std::unique_ptr<Bar> bar = std::make_unique<Bar>();
    std::shared_ptr<Bar> shared{std::shared_ptr<Bar>{}, bar.get()};
    Foo foo{std::move(bar)};
    shared->DoSth();
    foo.DoIt();
}

我猜你的测试会变成这样：

struct BarMock: public IBar {
    MOCK_METHOD0(DoSth, void());
};

struct FooTest : public testing::Test {
    FooTest() {
        std::unique_ptr<BarMock> bar = std::make_unique<BarMock>();
        barMock = std::shared_ptr<BarMock>{std::shared_ptr<BarMock>{}, bar.get()};
        out = std::make_unique<Foo>{std::move(bar)};
    }

    std::shared_ptr<BarMock> barMock;
    std::unique_ptr<Foo> out;
};

TEST_F(FooTest, shouldDoItWhenDoSth) {
    EXPECT_CALL(*barMock, DoSth());
    out->DoIt();
}

---

aliasing constructor 有什么作用？

template< class Y > 
shared_ptr( const shared_ptr<Y>& r, element_type *ptr );

别名构造函数：构造一个与r 共享所有权信息的shared_ptr，但拥有一个不相关且非托管的指针ptr。即使这个shared_ptr 是组中最后一个超出范围的对象，它也会调用最初由r 管理的对象的析构函数。但是，对此调用get() 将始终返回ptr 的副本。只要此shared_ptr 存在，程序员就有责任确保此ptr 保持有效，例如在ptr 是r 管理的对象的成员的典型用例中，或者是r.get()的别名（例如，downcast）

Answer 2

毕竟，我最终到处都使用这种方法：

struct FooTest : public Test {
  FooTest() : barMock{new BarMock} {
    auto ptr = unique_ptr<BarMock>(barMock);
    out.reset(new Foo(std::move(ptr)));
  }

  BarMock* barMock;
  unique_ptr<Foo> out;
};

它适用于gtest/gmock。

Answer 3

您可以在将模拟对象传递给构造函数之前保留对它的引用。我认为由于成员初始化排序，它使代码有点脆弱，但在语义上它的含义更清楚。 BarMock 的所有权仍然完全属于 Foo，引用句柄由 FooTest 保存（类似于 this answer）。

与您的答案基本相同，但使用引用而不是原始指针

class FooTest : public ::testing::Test
{
    protected:
        FooTest() :
            bar_mock_ptr(std::make_unique<BarMock>()),
            bar_mock(*bar_mock_ptr),
            foo(std::move(bar_mock_ptr))
        {}
    private:
        // This must be declared before bar_mock due to how member initialization is ordered
        std::unique_ptr<BarMock> bar_mock_ptr; // moved and should not be used anymore
    protected:
        BarMock& bar_mock;
        Foo foo; //ensure foo has the same lifetime as bar_mock
}