导师让我添加自测用例，请问这种scanf输入的代码，如何添加自测用例#include<stdio.h> #define BIT_DIGIT_32 32 unsigned long pattern_replace(unsigned long input_int) { int bit1,bit2,bit3=0; /*从高位起，自每一位扫描连续的三位*/ for(int k = BIT_DIGIT_32-1; k >= 2; k--){ bit1 = (input_int >> k) & 1; bit2 = (input_int >> (k - 1)) & 1; bit3 = (input_int >> (k - 2)) & 1; if (1 == bit1 && 0 == bit2 && 1 == bit3){ /*“101”——“011”，修改k位为0，k-1位为1*/ input_int = input_int & ~(1 << k); input_int = input_int | (1 << (k - 1)); /*避免重复修改，跳过后两个k*/ k -= 2; } } return input_int; } int main() { unsigned long n; printf("请输入一个32位正整数:\n"); if (scanf("%lu", &n) != 1){ printf("输入无效,请输入一个合法的整数!\n"); return 1; } n = pattern_replace(n); printf("%lu\n", n); return 0; }

<think>我们面对的问题是如何为使用`scanf`输入的C语言程序添加单元测试用例。由于`scanf`直接从标准输入(stdin)读取数据，这使得在单元测试中直接调用函数变得困难，因为我们需要模拟输入数据。 解决方案通常包括： 1. 重构代码，将输入部分与处理逻辑分离，使得我们可以直接测试处理逻辑。 2. 使用重定向或模拟标准输入的方法。 参考引用[2]提到，`fscanf`可以从文件流读取数据，这给我们一个思路：我们可以将程序改为从文件读取，或者使用重定向。但在单元测试中，我们更希望不改变原有代码结构，因此可以考虑使用重定向或者模拟输入。 具体方法： 方法一：使用重定向（在测试时临时重定向stdin） - 在测试代码中，我们可以将stdin重定向到一个文件，这样调用`scanf`时就会从文件读取数据。 - 但这种方法需要创建临时文件，并且可能影响其他测试。 方法二：使用管道或内存文件（更推荐） - 在C语言中，我们可以使用`freopen`将stdin重定向到一个文件流，或者使用`dup2`将管道重定向到stdin。 - 另一种方法是使用内存文件（如Linux下的`fmemopen`，但这不是标准C函数）。 方法三：重构代码，将输入来源抽象为函数参数 - 修改函数，使其接受一个`FILE*`参数，这样在测试时我们可以传递一个文件流（包含测试数据）而不是stdin。 - 例如，将原来的： void my_function() { int a; scanf("%d", &a); // ... 处理逻辑 } 改为： void my_function(FILE *input) { int a; fscanf(input, "%d", &a); // ... 处理逻辑 } 这样在main函数中调用时传入`stdin`，而在测试时传入一个文件流（包含测试数据）。 方法四：使用宏定义在测试时替换`scanf` - 在测试环境下，我们可以定义宏将`scanf`替换为从我们指定的缓冲区读取的函数。但这种方法可能不够灵活。 考虑到单元测试的可靠性和代码的可维护性，方法三（重构代码）是最为推荐的。 然而，如果无法修改原有代码（比如需要测试的是一个已经写死的函数），我们可以考虑使用重定向。下面分别给出两种方法的示例。 示例1：重构代码（方法三） 假设我们有一个函数，它读取两个整数并求和： 原始代码： ```c #include <stdio.h> void sum() { int a, b; scanf("%d %d", &a, &b); printf("%d\n", a+b); } int main() { sum(); return 0; } ``` 重构后： ```c #include <stdio.h> void sum(FILE *input) { int a, b; fscanf(input, "%d %d", &a, &b); printf("%d\n", a+b); // 注意：输出还是stdout，测试时可能需要重定向stdout } int main() { sum(stdin); return 0; } ``` 现在，我们可以为`sum`函数编写单元测试（使用CUnit等测试框架）： ```c // 测试用例 void test_sum(void) { // 创建一个临时文件，写入测试输入 FILE *input = fopen("test_input.txt", "w+"); if (input == NULL) { // 错误处理 } fprintf(input, "10 20\n"); // 写入测试数据 rewind(input); // 将文件指针重置到文件开头 // 重定向stdout到文件，以捕获输出（可选，如果需要检查输出） // 这里我们假设我们直接检查函数内部状态或通过其他方式验证，或者我们也可以重定向stdout // 但为了简单，我们这里只关注函数执行（不检查输出），或者我们可以修改函数使其返回结果。 // 调用函数 sum(input); // 检查输出？这里我们无法直接获取，所以可能需要进一步重构将结果返回或通过其他方式验证。 // 因此，更好的做法是让函数返回结果，而不是直接打印。 fclose(input); } ``` 但是，如果函数是直接输出到stdout，我们可以重定向stdout到一个文件，然后读取该文件来检查输出。例如： 进一步重构，让函数返回结果： ```c int sum(FILE *input) { int a, b; fscanf(input, "%d %d", &a, &b); return a+b; } // 这样测试时就可以直接检查返回值了。 ``` 示例2：使用重定向（方法一）测试整个程序 如果我们不想重构，可以测试整个程序（即通过运行程序并检查输出）。这更像是集成测试。 在测试代码中，我们可以： 1. 创建一个临时文件，写入测试输入。 2. 将stdin重定向到这个文件（使用`freopen`）。 3. 运行程序。 4. 重定向stdout到一个文件，然后读取该文件来检查输出。 示例代码（在测试函数中）： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void test_program() { // 准备输入文件 FILE *in = fopen("test_in.txt", "w+"); fprintf(in, "10 20\n"); rewind(in); // 重定向stdin freopen("test_in.txt", "r", stdin); // 重定向stdout到文件 freopen("test_out.txt", "w", stdout); // 调用主函数（注意：这里需要调用原来的main函数，但main函数只能有一个，所以需要调整） // 一种方法是将main函数改名为其他名字，然后在这里调用。 // 或者，我们可以单独编译整个程序，然后在测试中运行该程序（使用system或exec），然后检查输出文件。 // 这里演示在同一个程序中调用main函数（需要将main改名为testable_main，并声明） testable_main(); // 假设我们将main函数改名为testable_main // 恢复重定向（可选，但后续测试可能需要） freopen("/dev/tty", "r", stdin); freopen("/dev/tty", "w", stdout); // 读取输出文件 FILE *out = fopen("test_out.txt", "r"); char buffer[100]; fgets(buffer, 100, out); // 检查输出是否为"30" // 使用断言比较buffer和"30\n" fclose(in); fclose(out); } ``` 注意：这种方法比较复杂，而且需要修改main函数的名字（或者将整个程序作为一个进程启动），并且需要处理文件I/O。 综上所述，推荐的重构步骤： 1. 将输入部分从业务逻辑中分离，使用`FILE*`作为输入源。 2. 在业务函数中，使用`fscanf`代替`scanf`。 3. 在main函数中，传入`stdin`。 4. 在测试中，我们可以创建文件流（可以是实际文件，也可以是内存文件）传递给函数，并检查函数的返回值或输出（如果输出到stdout，也可以重定向stdout并捕获输出）。 对于输出，同样可以重构：将输出改为`fprintf`到一个`FILE*`，这样在测试时可以重定向到文件或字符串缓冲区。 另外，引用[3]中展示了使用文件进行输入输出的示例，我们可以借鉴其文件操作。 如果使用内存文件（如GNU扩展的`fmemopen`），则不需要实际文件，但这样会降低可移植性。 因此，在可移植性要求高的情况下，使用临时文件是可行的。 最后，如果使用C++，我们可以使用`std::istringstream`等来模拟输入，但这里要求C语言，所以只能使用文件流。 总结：为使用`scanf`的C程序添加单元测试，最可行且推荐的方法是重构代码，将输入来源参数化（改为`fscanf`和`FILE*`）。 相关问题： 1. 如何在C语言单元测试中模拟标准输入？ 2. 如何测试C语言中输出到标准输出的函数？ 3. 在C语言中，如何将stdin重定向到字符串（不通过文件）？ 4. 如何编写可测试的C语言代码？</think>### 如何为使用`scanf`的C语言函数添加单元测试 为使用`scanf`输入的函数添加单元测试，核心思路是**模拟标准输入(stdin)数据流**。以下是三种实用方法： --- ### 方法一：重构代码使用`FILE*`参数（推荐） 通过将输入源抽象为`FILE*`参数，使函数不再依赖`stdin`，便于注入测试数据。 ```c // 原始函数（依赖stdin） void process_input() { int a, b; scanf("%d %d", &a, &b); // ...处理逻辑... } // 重构后（可测试版本） void process_input_stream(FILE *input) { int a, b; fscanf(input, "%d %d", &a, &b); // 关键修改：用fscanf替代scanf // ...处理逻辑... } // 测试用例示例 void test_process_input() { // 创建模拟输入流 FILE *test_input = fopen("test_input.txt", "w+"); fprintf(test_input, "10 20\n"); // 写入测试数据 rewind(test_input); // 重置文件指针 // 注入模拟输入 process_input_stream(test_input); // 验证输出结果... fclose(test_input); } ``` **优点**：不改变外部行为，通过参数注入实现测试[^2]。 --- ### 方法二：临时重定向`stdin` 使用`freopen`将标准输入重定向到临时文件： ```c void test_with_redirect() { // 创建临时输入文件 FILE *tmp_in = fopen("test_input.txt", "w+"); fprintf(tmp_in, "5 7\n"); rewind(tmp_in); // 重定向stdin freopen("test_input.txt", "r", stdin); // 调用被测函数 process_input(); // 原函数直接使用scanf // 恢复stdin（可选） freopen("/dev/tty", "r", stdin); // Linux/macOS // freopen("CON", "r", stdin); // Windows fclose(tmp_in); } ``` **注意**：需处理平台特定的终端设备路径[^3]。 --- ### 方法三：使用管道实现内存重定向（Linux/macOS） 通过`popen`/`pclose`在内存中模拟输入流： ```c void test_with_pipe() { // 创建可写管道 FILE *virtual_input = popen("echo '3 4'", "r"); // 重定向stdin int saved_stdin = dup(fileno(stdin)); // 备份原stdin dup2(fileno(virtual_input), fileno(stdin)); // 调用被测函数 process_input(); // 恢复stdin dup2(saved_stdin, fileno(stdin)); pclose(virtual_input); } ``` **优点**：无需物理文件，但跨平台兼容性较差。 --- ### 关键注意事项 1. **输出验证**：若函数有`printf`输出，可类似重定向`stdout`到文件并验证内容 2. **缓冲区刷新**：在重定向前调用`fflush(stdin)`避免残留数据 3. **错误处理**：测试非法输入（如字符代替数字），验证`scanf`返回值： ```c if (scanf("%d", &a) != 1) { /* 处理输入错误 */ } ``` 4. **多用例管理**：使用测试框架（如Unity）组织多个测试用例[^4] > **重构建议**：优先采用方法一，它符合软件工程的高内聚低耦合原则，使代码更健壮且易于维护[^1]。 ---