paiza問題集の「1つのデータの入力」の入力チェック、テストを考えてみた (2)

本記事は、以下の記事を新人プログラマ応援用に改訂したつもりの版です。

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paizaラーニングレベルアップ問題集の1つのデータの入力をやってみました。

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問題

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提出コード

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#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]){
	char s[102];
	scanf("%s", s);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

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実務では、上記の様なコードに対して、上司や先輩から指摘を受けるでしょう。

• 引数argc, argvが未使用である
• 入力チェックがされていない
• バッファオーバーランしてバッファオーバーフローになる
• その他、変数名sが分かりにくい、エラーチェックがされていない、等

等々。

本記事では、入力チェック及びそのテストに重点を置いて記述します。

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入力チェック

• $S$は1文字以上100文字以下の文字列
• $S$の各文字は英小文字または大文字または数字

を満たすか、チェックする関数を作成します。
入力チェック関数は、エントリポイントmain関数とは分けて記述することにします。

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プロトタイプ

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input.h

#ifndef INPUT_H_
#define INPUT_H_

#include <stdbool.h>

bool input(const char*);

#endif /* INPUT_H_ */

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テスト

今回は、先にテストコードを記述します。

末尾の改行を除いた入力値が

• 0文字の文字列
• 101文字以上の文字列
• 英小文字、英大文字、数字以外の文字を含む

場合はNGとなることを確認します。

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同値分割

同値分割とは、出力が同じになるような入力をそれぞれグループにまとめ、グループの中から代表を選んで行うテストです。
（例）

グループ	代表値	期待値
英小文字	m	真
英大文字	N	真
数字	5	真
その他	_	偽

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境界値分析

境界値分析とは、出力が同じになるような入力をそれぞれグループにまとめ、グループが隣接する境界やその前後の値を入力として行うテストです。
（例）$S$は1文字以上100文字以下の文字列

グループ	代表値	期待値
1文字未満	0文字	偽
1文字以上	1文字	真
100文字以下	100文字	真
100文字超え	101文字	偽

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その他

文字列チェックについては

• NULL
• 0文字（空文字）
• 1文字：ここで「同値分割」テストを実施する
• 2文字
• 3文字

はテストするようにしましょう。尚、配列についても文字列（文字配列）と同様のことが言えます。

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以上を踏まえると、以下の様なテストケースが考えられます。

#			期待値
1	NULL		偽
2	0文字	空文字列	偽
3	1文字	英小文字	真
4		英大文字	真
5		数字	真
6		その他	偽
7	2文字	正常文字列	真
8		先頭が不正	偽
9		末尾が不正	偽
10	3文字	正常文字列	真
11		先頭が不正	偽
12		中間が不正	偽
13		末尾が不正	偽
14	100文字		真
15	101文字		偽

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今回は、エラー内容に応じて<errno.h>のerrnoを

• 字数が範囲外の場合はERANGE
• （1～100文字で）英小文字、英大文字、数字以外の文字を含む場合はEINVAL
  に設定することにします。
  また、単体テストツールとしてminunit.hを使用します。

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inputTest.c

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include "minunit.h"
#include "input.h"

int tests_run = 0;

static char* message(int expected, int actual) {
	static char msg[72];
	snprintf(msg, sizeof(msg), "Error: expected: <%d> but was: <%d>", expected, actual);
	return msg;
}

static char* test_input(const char *str) {
	mu_assert("Error: expected: <true> but was: <false>", input(str));
	mu_assert(message(0, errno), errno == 0);
	return 0;
}

static char* test_input_out_of_range(const char *str) {
	mu_assert("Error: expected: <false> but was: <true>", !input(str));
	mu_assert(message(ERANGE, errno), errno == ERANGE);
	return 0;
}

static char* test_input_invalid(const char *str) {
	mu_assert("Error: expected: <false> but was: <true>", !input(str));
	mu_assert(message(EINVAL, errno), errno == EINVAL);
	return 0;
}

static char* test_input_1() {return test_input_out_of_range(NULL);}
static char* test_input_2() {return test_input_out_of_range("");}
static char* test_input_3() {return test_input("m");}
static char* test_input_4() {return test_input("N");}
static char* test_input_5() {return test_input("5");}
static char* test_input_6() {return test_input_invalid("_");}
static char* test_input_7() {return test_input("Mn");}
static char* test_input_8() {return test_input_invalid("-0");}
static char* test_input_9() {return test_input_invalid("0.");}
static char* test_input_10() {return test_input("A2z");}
static char* test_input_11() {return test_input_invalid("!00");}
static char* test_input_12() {return test_input_invalid("0_0");}
static char* test_input_13() {return test_input_invalid("00~");}
static char* test_input_14() {return test_input("0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZab");}
static char* test_input_15() {return test_input_out_of_range("0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabc");}

static char* all_tests() {
	mu_run_test(test_input_1);
	mu_run_test(test_input_2);
	mu_run_test(test_input_3);
	mu_run_test(test_input_4);
	mu_run_test(test_input_5);
	mu_run_test(test_input_6);
	mu_run_test(test_input_7);
	mu_run_test(test_input_8);
	mu_run_test(test_input_9);
	mu_run_test(test_input_10);
	mu_run_test(test_input_11);
	mu_run_test(test_input_12);
	mu_run_test(test_input_13);
	mu_run_test(test_input_14);
	mu_run_test(test_input_15);
	return 0;
}

int main() {
	char *result = all_tests();
	if (result != 0) {
		fprintf(stderr, "%s\n", result);
		fprintf(stderr, "Tests run: %d\n", tests_run);
	} else {
		fprintf(stdout, "ALL TESTS PASSED\n");
		fprintf(stdout, "Tests run: %d\n", tests_run);
	}
	return result != 0;
}

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実装

• 入力値がNULLの場合はerrnoにERANGEを設定し、falseを返す
• 入力文字列が0文字または101文字以上の場合はerrnoにERANGEを設定し、falseを返す
• 入力文字列が英小文字、英大文字、数字以外の文字を含む場合はerrnoにEINVALを設定し、falseを返す
• 最後trueを返す

ように実装します。このとき、上述のテストコードも全てパスします。

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問題自体は条件分岐もループも使わずに解けるのに出してしまって申し訳ない💦

input.c

#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include "input.h"

bool input(const char *str) {
	errno = 0;
	if (!str) {
		errno = ERANGE;
		return false;
	}
	size_t len = strlen(str);
	if (len < 1 || len > 100) {
		errno = ERANGE;
		return false;
	}
	for (const char *c = str; *c; c++) {
		if (!isalnum(*c)) {
			errno = EINVAL;
			return false;
		}
	}
	return true;
}

現場では、正規表現を使うことが多いと思います。

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Windows環境の場合、以下のバッチファイルを作成するとテストしやすいと思います。

echo off
gcc -Wall -Wextra -Werror -std=c99 inputTest.c input.c util.c -o inputTest 1>inputTest.txt 2>&1
if exist inputTest.exe (
	.\inputTest
	echo %ERRORLEVEL%
	del inputTest.exe
	del inputTest.txt
) else (
	type inputTest.txt
)
pause

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エントリポイント

上述のinput関数を使ってmain関数を実装します。

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main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include "input.h"

int main(void) {
	char str[128];
	if (scanf("%127s", str) != 1) {
		return EXIT_FAILURE;
	}
	if (!input(str)) {
		if (errno == ERANGE) {
			perror("The input value must be at least 1 character and no more than 100 characters.");
		} else if (errno == EINVAL) {
			perror("Each character of the input value must be a lowercase letter, an uppercase letter, or a digit.");
		} else {
			perror(NULL);
		}
		return EXIT_FAILURE;
	}
	if (puts(str) < 0) {
		perror(NULL);
		return EXIT_FAILURE;
	}
	return EXIT_SUCCESS;
}

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このプログラムをコンパイルするコマンドは以下の様になります。

main.bat

gcc -Wall -Wextra -Werror -std=c99 main.c input.c -o main 1>main.txt 2>&1