【C言語×GitHub Actions CI#2】組込みC言語プロジェクトにCIを導入する：ビルド・単体テスト編

はじめに

本記事は全5部構成のシリーズです。

• #1：概要・構成編
• #2（本記事）：ビルド・単体テスト編 ← いまここ
• #3：静的解析・カバレッジ編
• #4：ハマりどころ編
• #5：GitLab経験者向けワークフロー構文解説

#1ではCI環境の全体像とワークフロー構成を紹介しました。
本記事ではその中から「ビルド」と「単体テスト」のステップを掘り下げて解説します。

サンプルコードはこちらです。
https://github.com/YusukeHarada/c-sample

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ビルド

makefileの構成

メインプログラムのビルド部分です。

CC = gcc
CXX = g++
CFLAGS = -Wall -Wextra
CXXFLAGS = -Wall -Wextra
TARGET = main
SRC = main.c
OUT_DIR = out
OBJ = $(OUT_DIR)/main.o

$(TARGET): $(OBJ)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJ)

$(OBJ): $(SRC)
    @mkdir -p $(OUT_DIR)
    $(CC) $(CFLAGS) -c $(SRC) -o $(OBJ)

コンパイラはC言語用に gcc、C++（テスト）用に g++ を明示的に分けて定義しています。これはC/C++混在環境でのリンクエラーを防ぐ上で重要なポイントです（詳しくは第4部で解説）。

ビルド成果物は out/ ディレクトリにまとめて出力するようにしています。

GitHub Actionsでのビルドステップ

- name: Build with make
  run: make

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単体テスト（GoogleTest）

C言語コードをC++でテストする工夫

テストコードはC++（GoogleTest）で書いていますが、テスト対象はC言語のコードです。
C/C++混在環境では、extern "C" を使わないとリンクエラーになります。

main.h にガードを追加しています。

#ifndef MAIN_H
#define MAIN_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

int add(int a, int b);
int multiply(int a, int b);
void run_program();

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif // MAIN_H

#ifdef __cplusplus で囲むことで、C言語からインクルードした場合とC++からインクルードした場合の両方に対応できます。

テストコード側では次のようにインクルードします。

#include <gtest/gtest.h>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>

extern "C" {
    #include "main.h"
}

main.cの修正

GoogleTestと組み合わせる場合、main.c に main() をそのままにしておくと問題が発生します。リンカは.oファイルをライブラリより先に処理するため、 -lgtest_main が提供する main() よりmain_obj.oのmain()が優先され、GoogleTestのランナーが起動しません。

これを避けるため、-DTESTINGマクロでテストビルド時のみmain()を除外します。

/* main.c の main() をテストビルド時に除外する */
#ifndef TESTING
int main()
{
    run_program();
    return 0;
}
#endif // TESTING

テストコードの実装

// add関数のテスト
TEST(AddTest, PositiveNumbers)
{
    EXPECT_EQ(add(2, 3), 5);
}

TEST(AddTest, NegativeNumbers)
{
    EXPECT_EQ(add(-2, -3), -5);
}

TEST(AddTest, MixedNumbers)
{
    EXPECT_EQ(add(5, -3), 2);
}

TEST(AddTest, Zero)
{
    EXPECT_EQ(add(0, 0), 0);
}

// multiply関数のテスト
TEST(MultiplyTest, PositiveNumbers)
{
    EXPECT_EQ(multiply(2, 3), 6);
}

TEST(MultiplyTest, Zero)
{
    EXPECT_EQ(multiply(5, 0), 0);
}

TEST(MultiplyTest, NegativeNumbers)
{
    EXPECT_EQ(multiply(-2, 3), -6);
}

TEST(MultiplyTest, One)
{
    EXPECT_EQ(multiply(5, 1), 5);
}

// run_program関数のテスト
TEST(ProgramTest, RunProgram)
{
    run_program();
    SUCCEED();
}

テストケース一覧

テストスイート	テストケース	検証内容
AddTest	PositiveNumbers	正の数の加算（2 + 3 = 5）
AddTest	NegativeNumbers	負の数の加算（-2 + -3 = -5）
AddTest	MixedNumbers	混合加算（5 + -3 = 2）
AddTest	Zero	ゼロの加算（0 + 0 = 0）
MultiplyTest	PositiveNumbers	正の数の乗算（2 × 3 = 6）
MultiplyTest	Zero	ゼロを含む乗算（5 × 0 = 0）
MultiplyTest	NegativeNumbers	負の数の乗算（-2 × 3 = -6）
MultiplyTest	One	1を含む乗算（5 × 1 = 5）
ProgramTest	RunProgram	run_program()の正常実行確認

makefileのテストターゲット

GTEST_FLAGS = -lgtest -lgtest_main -pthread
TEST_TARGET = test_main
TEST_SRC = test_main.cc

test: $(OUT_DIR)/$(TEST_TARGET)
    ./$(OUT_DIR)/$(TEST_TARGET)

$(OUT_DIR)/$(TEST_TARGET): $(OUT_DIR)/main_obj.o $(OUT_DIR)/main_test.o
    @mkdir -p $(OUT_DIR)
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -o $(OUT_DIR)/$(TEST_TARGET) \
        $(OUT_DIR)/main_obj.o $(OUT_DIR)/main_test.o $(GTEST_FLAGS)

$(OUT_DIR)/main_obj.o: $(SRC)
    @mkdir -p $(OUT_DIR)
    $(CC) $(CFLAGS) -DTESTING -c $(SRC) -o $(OUT_DIR)/main_obj.o

$(OUT_DIR)/main_test.o: $(TEST_SRC)
    @mkdir -p $(OUT_DIR)
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c $(TEST_SRC) -o $(OUT_DIR)/main_test.o

main.c は $(CC)（gcc）で、テストコードは $(CXX)（g++）でそれぞれコンパイルし、最終的に g++ でリンクしている点がポイントです。

GitHub Actionsでのテストステップ

- name: Run unit tests
  run: make test

テスト実行結果

[==========] Running 9 tests from 3 test suites.
[----------] Global test environment set-up.
[----------] 4 tests from AddTest
[ RUN      ] AddTest.PositiveNumbers
[       OK ] AddTest.PositiveNumbers (0 ms)
[ RUN      ] AddTest.NegativeNumbers
[       OK ] AddTest.NegativeNumbers (0 ms)
[ RUN      ] AddTest.MixedNumbers
[       OK ] AddTest.MixedNumbers (0 ms)
[ RUN      ] AddTest.Zero
[       OK ] AddTest.Zero (0 ms)
[----------] 4 tests from MultiplyTest
[ RUN      ] MultiplyTest.PositiveNumbers
[       OK ] MultiplyTest.PositiveNumbers (0 ms)
[ RUN      ] MultiplyTest.Zero
[       OK ] MultiplyTest.Zero (0 ms)
[ RUN      ] MultiplyTest.NegativeNumbers
[       OK ] MultiplyTest.NegativeNumbers (0 ms)
[ RUN      ] MultiplyTest.One
[       OK ] MultiplyTest.One (0 ms)
[----------] 1 test from ProgramTest
[ RUN      ] ProgramTest.RunProgram
[       OK ] ProgramTest.RunProgram (0 ms)
[==========] 9 tests from 3 test suites ran.

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まとめ

本記事では以下を解説しました。

• makefileでのC/C++混在ビルドの構成
• extern "C" ガードを使ったC言語コードのC++テスト対応
• GoogleTestによるテストケースの実装

次回は静的解析とカバレッジ計測の実装を解説します。