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cccskills
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cpp-testing

C++のテスト作成・修正から、GoogleTestとCTestの設定、失敗原因の調査まで支援します。実行結果が不安定なテストの改善やカバレッジ測定にも対応します。

原文原文の説明を見る

Use only when writing/updating/fixing C++ tests, configuring GoogleTest/CTest, diagnosing failing or flaky tests, or adding coverage/sanitizers.

インストール方法を見る

こんなときに便利

  • C++の単体・結合テストを作りたいとき
  • GoogleTestとCTestの設定
  • 不安定なテストの原因調査
  • カバレッジ測定とメモリの問題検出

日本語での紹介

できること

C++のテストを作成・修正し、失敗の原因を調べる作業を支援します。GoogleTestとGoogleMockを使った単体・結合テスト、CMakeとCTestによる実行環境の設定を扱います。先に失敗するテストを書き、最小限の修正で通してからコードを整理する流れも示されています。カバレッジ、つまりテストで確認できたコードの範囲の測定や、実行時にメモリの誤用・並行処理の競合を検出する設定も対象です。

こんなときに便利

変更後の不具合をテストで防ぎたいときや、実行するたびに結果が変わるテストを調べたいときに向いています。時刻、ネットワーク、共有状態への依存を見直し、安定して実行できるテストを整えたい場面にも使えます。

使い方の例

  • 「このC++関数にGoogleTestで単体テストを追加して」
  • 「CTestで時々失敗するテストの原因を調べて」
  • 「メモリの問題を検出するAddressSanitizerの設定を追加して」

注意点

主な対象はC++17/20とGoogleTest、GoogleMock、CMake、CTestです。テストに関係しない機能実装や大規模な整理には使いません。libFuzzerやRapidCheckの利用は、既に対応しているプロジェクトに限られます。

この紹介文は、公開されている SKILL.md をもとに AI(Claude Haiku)が作成しました。正確な仕様は下の原文を確認してください。

含まれるファイル(1)

  • SKILL.md9.0 KB

SKILL.md(原文)

インストールする前に、エージェントに与えられる指示の中身を確認できます。

C++ Testing (Agent Skill)

Agent-focused testing workflow for modern C++ (C++17/20) using GoogleTest/GoogleMock with CMake/CTest.

When to Use

  • Writing new C++ tests or fixing existing tests
  • Designing unit/integration test coverage for C++ components
  • Adding test coverage, CI gating, or regression protection
  • Configuring CMake/CTest workflows for consistent execution
  • Investigating test failures or flaky behavior
  • Enabling sanitizers for memory/race diagnostics

When NOT to Use

  • Implementing new product features without test changes
  • Large-scale refactors unrelated to test coverage or failures
  • Performance tuning without test regressions to validate
  • Non-C++ projects or non-test tasks

Core Concepts

  • TDD loop: red → green → refactor (tests first, minimal fix, then cleanups).
  • Isolation: prefer dependency injection and fakes over global state.
  • Test layout: tests/unit, tests/integration, tests/testdata.
  • Mocks vs fakes: mock for interactions, fake for stateful behavior.
  • CTest discovery: use gtest_discover_tests() for stable test discovery.
  • CI signal: run subset first, then full suite with --output-on-failure.

TDD Workflow

Follow the RED → GREEN → REFACTOR loop:

  1. RED: write a failing test that captures the new behavior
  2. GREEN: implement the smallest change to pass
  3. REFACTOR: clean up while tests stay green
// tests/add_test.cpp
#include <gtest/gtest.h>

int Add(int a, int b); // Provided by production code.

TEST(AddTest, AddsTwoNumbers) { // RED
  EXPECT_EQ(Add(2, 3), 5);
}

// src/add.cpp
int Add(int a, int b) { // GREEN
  return a + b;
}

// REFACTOR: simplify/rename once tests pass

Code Examples

Basic Unit Test (gtest)

// tests/calculator_test.cpp
#include <gtest/gtest.h>

int Add(int a, int b); // Provided by production code.

TEST(CalculatorTest, AddsTwoNumbers) {
    EXPECT_EQ(Add(2, 3), 5);
}

Fixture (gtest)

// tests/user_store_test.cpp
// Pseudocode stub: replace UserStore/User with project types.
#include <gtest/gtest.h>
#include <memory>
#include <optional>
#include <string>

struct User { std::string name; };
class UserStore {
public:
    explicit UserStore(std::string /*path*/) {}
    void Seed(std::initializer_list<User> /*users*/) {}
    std::optional<User> Find(const std::string &/*name*/) { return User{"alice"}; }
};

class UserStoreTest : public ::testing::Test {
protected:
    void SetUp() override {
        store = std::make_unique<UserStore>(":memory:");
        store->Seed({{"alice"}, {"bob"}});
    }

    std::unique_ptr<UserStore> store;
};

TEST_F(UserStoreTest, FindsExistingUser) {
    auto user = store->Find("alice");
    ASSERT_TRUE(user.has_value());
    EXPECT_EQ(user->name, "alice");
}

Mock (gmock)

// tests/notifier_test.cpp
#include <gmock/gmock.h>
#include <gtest/gtest.h>
#include <string>

class Notifier {
public:
    virtual ~Notifier() = default;
    virtual void Send(const std::string &message) = 0;
};

class MockNotifier : public Notifier {
public:
    MOCK_METHOD(void, Send, (const std::string &message), (override));
};

class Service {
public:
    explicit Service(Notifier &notifier) : notifier_(notifier) {}
    void Publish(const std::string &message) { notifier_.Send(message); }

private:
    Notifier &notifier_;
};

TEST(ServiceTest, SendsNotifications) {
    MockNotifier notifier;
    Service service(notifier);

    EXPECT_CALL(notifier, Send("hello")).Times(1);
    service.Publish("hello");
}

CMake/CTest Quickstart

# CMakeLists.txt (excerpt)
cmake_minimum_required(VERSION 3.20)
project(example LANGUAGES CXX)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

include(FetchContent)
# Prefer project-locked versions. If using a tag, use a pinned version per project policy.
set(GTEST_VERSION v1.17.0) # Adjust to project policy.
FetchContent_Declare(
  googletest
  # Google Test framework (official repository)
  URL https://github.com/google/googletest/archive/refs/tags/${GTEST_VERSION}.zip
)
FetchContent_MakeAvailable(googletest)

add_executable(example_tests
  tests/calculator_test.cpp
  src/calculator.cpp
)
target_link_libraries(example_tests GTest::gtest GTest::gmock GTest::gtest_main)

enable_testing()
include(GoogleTest)
gtest_discover_tests(example_tests)
cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug
cmake --build build -j
ctest --test-dir build --output-on-failure

Running Tests

ctest --test-dir build --output-on-failure
ctest --test-dir build -R ClampTest
ctest --test-dir build -R "UserStoreTest.*" --output-on-failure
./build/example_tests --gtest_filter=ClampTest.*
./build/example_tests --gtest_filter=UserStoreTest.FindsExistingUser

Debugging Failures

  1. Re-run the single failing test with gtest filter.
  2. Add scoped logging around the failing assertion.
  3. Re-run with sanitizers enabled.
  4. Expand to full suite once the root cause is fixed.

Coverage

Prefer target-level settings instead of global flags.

option(ENABLE_COVERAGE "Enable coverage flags" OFF)

if(ENABLE_COVERAGE)
  if(CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "GNU")
    target_compile_options(example_tests PRIVATE --coverage)
    target_link_options(example_tests PRIVATE --coverage)
  elseif(CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
    target_compile_options(example_tests PRIVATE -fprofile-instr-generate -fcoverage-mapping)
    target_link_options(example_tests PRIVATE -fprofile-instr-generate)
  endif()
endif()

GCC + gcov + lcov:

cmake -S . -B build-cov -DENABLE_COVERAGE=ON
cmake --build build-cov -j
ctest --test-dir build-cov
lcov --capture --directory build-cov --output-file coverage.info
lcov --remove coverage.info '/usr/*' --output-file coverage.info
genhtml coverage.info --output-directory coverage

Clang + llvm-cov:

cmake -S . -B build-llvm -DENABLE_COVERAGE=ON -DCMAKE_CXX_COMPILER=clang++
cmake --build build-llvm -j
LLVM_PROFILE_FILE="build-llvm/default.profraw" ctest --test-dir build-llvm
llvm-profdata merge -sparse build-llvm/default.profraw -o build-llvm/default.profdata
llvm-cov report build-llvm/example_tests -instr-profile=build-llvm/default.profdata

Sanitizers

option(ENABLE_ASAN "Enable AddressSanitizer" OFF)
option(ENABLE_UBSAN "Enable UndefinedBehaviorSanitizer" OFF)
option(ENABLE_TSAN "Enable ThreadSanitizer" OFF)

if(ENABLE_ASAN)
  add_compile_options(-fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer)
  add_link_options(-fsanitize=address)
endif()
if(ENABLE_UBSAN)
  add_compile_options(-fsanitize=undefined -fno-omit-frame-pointer)
  add_link_options(-fsanitize=undefined)
endif()
if(ENABLE_TSAN)
  add_compile_options(-fsanitize=thread)
  add_link_options(-fsanitize=thread)
endif()

Flaky Tests Guardrails

  • Never use sleep for synchronization; use condition variables or latches.
  • Make temp directories unique per test and always clean them.
  • Avoid real time, network, or filesystem dependencies in unit tests.
  • Use deterministic seeds for randomized inputs.

Best Practices

DO

  • Keep tests deterministic and isolated
  • Prefer dependency injection over globals
  • Use ASSERT_* for preconditions, EXPECT_* for multiple checks
  • Separate unit vs integration tests in CTest labels or directories
  • Run sanitizers in CI for memory and race detection

DON'T

  • Don't depend on real time or network in unit tests
  • Don't use sleeps as synchronization when a condition variable can be used
  • Don't over-mock simple value objects
  • Don't use brittle string matching for non-critical logs

Common Pitfalls

  • Using fixed temp paths → Generate unique temp directories per test and clean them.
  • Relying on wall clock time → Inject a clock or use fake time sources.
  • Flaky concurrency tests → Use condition variables/latches and bounded waits.
  • Hidden global state → Reset global state in fixtures or remove globals.
  • Over-mocking → Prefer fakes for stateful behavior and only mock interactions.
  • Missing sanitizer runs → Add ASan/UBSan/TSan builds in CI.
  • Coverage on debug-only builds → Ensure coverage targets use consistent flags.

Optional Appendix: Fuzzing / Property Testing

Only use if the project already supports LLVM/libFuzzer or a property-testing library.

  • libFuzzer: best for pure functions with minimal I/O.
  • RapidCheck: property-based tests to validate invariants.

Minimal libFuzzer harness (pseudocode: replace ParseConfig):

#include <cstddef>
#include <cstdint>
#include <string>

extern "C" int LLVMFuzzerTestOneInput(const uint8_t *data, size_t size) {
    std::string input(reinterpret_cast<const char *>(data), size);
    // ParseConfig(input); // project function
    return 0;
}

Alternatives to GoogleTest

  • Catch2: header-only, expressive matchers
  • doctest: lightweight, minimal compile overhead

レビュー

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