Revert "Revert "put gtest framework source code""
[platform/core/uifw/libtdm.git] / ut / gtest / googlemock / docs / DesignDoc.md
1 This page discusses the design of new Google Mock features.
2
3
4
5 # Macros for Defining Actions #
6
7 ## Problem ##
8
9 Due to the lack of closures in C++, it currently requires some
10 non-trivial effort to define a custom action in Google Mock.  For
11 example, suppose you want to "increment the value pointed to by the
12 second argument of the mock function and return it", you could write:
13
14 ```
15 int IncrementArg1(Unused, int* p, Unused) {
16   return ++(*p);
17 }
18
19 ... WillOnce(Invoke(IncrementArg1));
20 ```
21
22 There are several things unsatisfactory about this approach:
23
24   * Even though the action only cares about the second argument of the mock function, its definition needs to list other arguments as dummies.  This is tedious.
25   * The defined action is usable only in mock functions that takes exactly 3 arguments - an unnecessary restriction.
26   * To use the action, one has to say `Invoke(IncrementArg1)`, which isn't as nice as `IncrementArg1()`.
27
28 The latter two problems can be overcome using `MakePolymorphicAction()`,
29 but it requires much more boilerplate code:
30
31 ```
32 class IncrementArg1Action {
33  public:
34   template <typename Result, typename ArgumentTuple>
35   Result Perform(const ArgumentTuple& args) const {
36     return ++(*tr1::get<1>(args));
37   }
38 };
39
40 PolymorphicAction<IncrementArg1Action> IncrementArg1() {
41   return MakePolymorphicAction(IncrementArg1Action());
42 }
43
44 ... WillOnce(IncrementArg1());
45 ```
46
47 Our goal is to allow defining custom actions with the least amount of
48 boiler-plate C++ requires.
49
50 ## Solution ##
51
52 We propose to introduce a new macro:
53 ```
54 ACTION(name) { statements; }
55 ```
56
57 Using this in a namespace scope will define an action with the given
58 name that executes the statements.  Inside the statements, you can
59 refer to the K-th (0-based) argument of the mock function as `argK`.
60 For example:
61 ```
62 ACTION(IncrementArg1) { return ++(*arg1); }
63 ```
64 allows you to write
65 ```
66 ... WillOnce(IncrementArg1());
67 ```
68
69 Note that you don't need to specify the types of the mock function
70 arguments, as brevity is a top design goal here.  Rest assured that
71 your code is still type-safe though: you'll get a compiler error if
72 `*arg1` doesn't support the `++` operator, or if the type of
73 `++(*arg1)` isn't compatible with the mock function's return type.
74
75 Another example:
76 ```
77 ACTION(Foo) {
78   (*arg2)(5);
79   Blah();
80   *arg1 = 0;
81   return arg0;
82 }
83 ```
84 defines an action `Foo()` that invokes argument #2 (a function pointer)
85 with 5, calls function `Blah()`, sets the value pointed to by argument
86 #1 to 0, and returns argument #0.
87
88 For more convenience and flexibility, you can also use the following
89 pre-defined symbols in the body of `ACTION`:
90
91 | `argK_type` | The type of the K-th (0-based) argument of the mock function |
92 |:------------|:-------------------------------------------------------------|
93 | `args`      | All arguments of the mock function as a tuple                |
94 | `args_type` | The type of all arguments of the mock function as a tuple    |
95 | `return_type` | The return type of the mock function                         |
96 | `function_type` | The type of the mock function                                |
97
98 For example, when using an `ACTION` as a stub action for mock function:
99 ```
100 int DoSomething(bool flag, int* ptr);
101 ```
102 we have:
103 | **Pre-defined Symbol** | **Is Bound To** |
104 |:-----------------------|:----------------|
105 | `arg0`                 | the value of `flag` |
106 | `arg0_type`            | the type `bool` |
107 | `arg1`                 | the value of `ptr` |
108 | `arg1_type`            | the type `int*` |
109 | `args`                 | the tuple `(flag, ptr)` |
110 | `args_type`            | the type `std::tr1::tuple<bool, int*>` |
111 | `return_type`          | the type `int`  |
112 | `function_type`        | the type `int(bool, int*)` |
113
114 ## Parameterized actions ##
115
116 Sometimes you'll want to parameterize the action.   For that we propose
117 another macro
118 ```
119 ACTION_P(name, param) { statements; }
120 ```
121
122 For example,
123 ```
124 ACTION_P(Add, n) { return arg0 + n; }
125 ```
126 will allow you to write
127 ```
128 // Returns argument #0 + 5.
129 ... WillOnce(Add(5));
130 ```
131
132 For convenience, we use the term _arguments_ for the values used to
133 invoke the mock function, and the term _parameters_ for the values
134 used to instantiate an action.
135
136 Note that you don't need to provide the type of the parameter either.
137 Suppose the parameter is named `param`, you can also use the
138 Google-Mock-defined symbol `param_type` to refer to the type of the
139 parameter as inferred by the compiler.
140
141 We will also provide `ACTION_P2`, `ACTION_P3`, and etc to support
142 multi-parameter actions.  For example,
143 ```
144 ACTION_P2(ReturnDistanceTo, x, y) {
145   double dx = arg0 - x;
146   double dy = arg1 - y;
147   return sqrt(dx*dx + dy*dy);
148 }
149 ```
150 lets you write
151 ```
152 ... WillOnce(ReturnDistanceTo(5.0, 26.5));
153 ```
154
155 You can view `ACTION` as a degenerated parameterized action where the
156 number of parameters is 0.
157
158 ## Advanced Usages ##
159
160 ### Overloading Actions ###
161
162 You can easily define actions overloaded on the number of parameters:
163 ```
164 ACTION_P(Plus, a) { ... }
165 ACTION_P2(Plus, a, b) { ... }
166 ```
167
168 ### Restricting the Type of an Argument or Parameter ###
169
170 For maximum brevity and reusability, the `ACTION*` macros don't let
171 you specify the types of the mock function arguments and the action
172 parameters.  Instead, we let the compiler infer the types for us.
173
174 Sometimes, however, we may want to be more explicit about the types.
175 There are several tricks to do that.  For example:
176 ```
177 ACTION(Foo) {
178   // Makes sure arg0 can be converted to int.
179   int n = arg0;
180   ... use n instead of arg0 here ...
181 }
182
183 ACTION_P(Bar, param) {
184   // Makes sure the type of arg1 is const char*.
185   ::testing::StaticAssertTypeEq<const char*, arg1_type>();
186
187   // Makes sure param can be converted to bool.
188   bool flag = param;
189 }
190 ```
191 where `StaticAssertTypeEq` is a compile-time assertion we plan to add to
192 Google Test (the name is chosen to match `static_assert` in C++0x).
193
194 ### Using the ACTION Object's Type ###
195
196 If you are writing a function that returns an `ACTION` object, you'll
197 need to know its type.  The type depends on the macro used to define
198 the action and the parameter types.  The rule is relatively simple:
199 | **Given Definition** | **Expression** | **Has Type** |
200 |:---------------------|:---------------|:-------------|
201 | `ACTION(Foo)`        | `Foo()`        | `FooAction`  |
202 | `ACTION_P(Bar, param)` | `Bar(int_value)` | `BarActionP<int>` |
203 | `ACTION_P2(Baz, p1, p2)` | `Baz(bool_value, int_value)` | `BazActionP2<bool, int>` |
204 | ...                  | ...            | ...          |
205
206 Note that we have to pick different suffixes (`Action`, `ActionP`,
207 `ActionP2`, and etc) for actions with different numbers of parameters,
208 or the action definitions cannot be overloaded on the number of
209 parameters.
210
211 ## When to Use ##
212
213 While the new macros are very convenient, please also consider other
214 means of implementing actions (e.g. via `ActionInterface` or
215 `MakePolymorphicAction()`), especially if you need to use the defined
216 action a lot.  While the other approaches require more work, they give
217 you more control on the types of the mock function arguments and the
218 action parameters, which in general leads to better compiler error
219 messages that pay off in the long run.  They also allow overloading
220 actions based on parameter types, as opposed to just the number of
221 parameters.
222
223 ## Related Work ##
224
225 As you may have realized, the `ACTION*` macros resemble closures (also
226 known as lambda expressions or anonymous functions).  Indeed, both of
227 them seek to lower the syntactic overhead for defining a function.
228
229 C++0x will support lambdas, but they are not part of C++ right now.
230 Some non-standard libraries (most notably BLL or Boost Lambda Library)
231 try to alleviate this problem.  However, they are not a good choice
232 for defining actions as:
233
234   * They are non-standard and not widely installed.  Google Mock only depends on standard libraries and `tr1::tuple`, which is part of the new C++ standard and comes with gcc 4+.  We want to keep it that way.
235   * They are not trivial to learn.
236   * They will become obsolete when C++0x's lambda feature is widely supported.  We don't want to make our users use a dying library.
237   * Since they are based on operators, they are rather ad hoc: you cannot use statements, and you cannot pass the lambda arguments to a function, for example.
238   * They have subtle semantics that easily confuses new users.  For example, in expression `_1++ + foo++`, `foo` will be incremented only once where the expression is evaluated, while `_1` will be incremented every time the unnamed function is invoked.  This is far from intuitive.
239
240 `ACTION*` avoid all these problems.
241
242 ## Future Improvements ##
243
244 There may be a need for composing `ACTION*` definitions (i.e. invoking
245 another `ACTION` inside the definition of one `ACTION*`).  We are not
246 sure we want it yet, as one can get a similar effect by putting
247 `ACTION` definitions in function templates and composing the function
248 templates.  We'll revisit this based on user feedback.
249
250 The reason we don't allow `ACTION*()` inside a function body is that
251 the current C++ standard doesn't allow function-local types to be used
252 to instantiate templates.  The upcoming C++0x standard will lift this
253 restriction.  Once this feature is widely supported by compilers, we
254 can revisit the implementation and add support for using `ACTION*()`
255 inside a function.
256
257 C++0x will also support lambda expressions.  When they become
258 available, we may want to support using lambdas as actions.
259
260 # Macros for Defining Matchers #
261
262 Once the macros for defining actions are implemented, we plan to do
263 the same for matchers:
264
265 ```
266 MATCHER(name) { statements; }
267 ```
268
269 where you can refer to the value being matched as `arg`.  For example,
270 given:
271
272 ```
273 MATCHER(IsPositive) { return arg > 0; }
274 ```
275
276 you can use `IsPositive()` as a matcher that matches a value iff it is
277 greater than 0.
278
279 We will also add `MATCHER_P`, `MATCHER_P2`, and etc for parameterized
280 matchers.