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C#程序开发学习笔记

一. 如何开始C#程序开发

让我们通过一个简单的例子来介绍C#（CSharp）的基础开发入门。
C#是一种现代的、面向对象的编程语言，广泛应用于Windows应用程序开发、游戏开发（尤其是Unity引擎）、Web应用程序以及跨平台应用等。
下面是入门C#编程的一个基础示例——编写经典的“Hello, World!”程序。

第一步：安装开发环境

在开始之前，你需要安装一个支持C#编程的开发环境。最常用的工具是Microsoft的Visual Studio。
你可以从微软官方网站免费下载社区版，它提供了丰富的功能，适合初学者到专业开发者。

第二步：创建新项目

打开Visual Studio。
选择“创建新项目”。
在模板列表中找到并选择“控制台应用(.NET)”或针对你想要学习的.NET版本的相应模板。
给项目起个名字，比如“HelloWorld”，然后点击“创建”。

第三步：编写代码

Visual Studio会自动生成一个基本的项目结构，其中包含一个名为Program.cs的文件。
这个文件就是我们编写“Hello, World!”程序的地方。打开这个文件，你会看到类似下面的代码：

#
csharp
using System;

namespace HelloWorld
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Hello, World!");
        }
    }
}

代码解释

using System; 这一行引入了System命名空间，其中包含了大量基本类型和方法，包括我们即将使用的Console类。
namespace HelloWorld 定义了一个命名空间，用于组织相关的类和方法，避免名称冲突。
class Program 定义了一个类，类是C#中面向对象编程的基本单元。
static void Main(string[] args) 是程序的入口点，所有的C#程序执行都是从Main方法开始的。
static表示这是一个静态方法，无需实例化类就可以直接调用；void表示这个方法没有返回值；string[] args是命令行参数数组。
Console.WriteLine(“Hello, World!”); 这行代码调用了Console类的WriteLine方法，用来在控制台输出文本。
“Hello, World!”即是要输出的文本。WriteLine会在输出后自动换行。

第四步：运行程序

点击菜单栏上的绿色三角形按钮（或按F5键），Visual Studio会编译并运行你的程序。你会在弹出的控制台窗口中看到输出的“Hello, World!”。

这就是一个最基础的C#程序示例。通过这个过程，你已经接触到了命名空间、类、方法、控制台输出等C#编程的基本元素。
接下来，你可以尝试学习变量声明、数据类型、控制结构（如if语句、循环）等更深入的内容，逐步构建起C#编程的知识体系。

二. C#程序的调试及测试

调试C#程序主要通过集成开发环境（IDE）如Visual Studio来进行，同时确实有一些自动测试框架可以辅助进行程序的测试和验证。
下面分别介绍这两个方面。

1.调试C#程序

在Visual Studio中调试C#程序的基本步骤如下：

设置断点：在代码编辑器中，点击你想要暂停执行的代码行旁边的空白区域，会出现一个红点，这便是断点。程序执行到这一行时会自动暂停。
启动调试：点击工具栏上的绿色三角形按钮或按F5键启动调试模式。程序会编译并运行，直到遇到第一个断点。
查看变量值：在调试过程中，可以使用“监视”窗口查看任何变量的当前值，也可以将鼠标悬停在代码中的变量上查看快速信息提示。
逐过程执行：使用F10（逐过程）和F11（步入）键来一步步执行代码。F11会进入方法内部，而F10则会在方法调用上跳过。
继续执行和停止调试：按F5继续执行直到下一个断点，或按Shift+F5停止调试。
异常处理：可以在“调试”->“Windows”->“异常设置”中配置异常处理，让程序在特定类型的异常发生时自动中断。

2.自动测试框架

C#领域有许多成熟的自动测试框架，以下是一些常见的：

MSTest：Microsoft提供的官方测试框架，直接集成在Visual Studio中，适合编写单元测试。
xUnit：一个开源的单元测试框架，设计目标是更易于使用、更可扩展且运行速度更快。它支持并鼓励测试先行的开发模式。
NUnit：另一个流行的开源单元测试框架，它提供了丰富的断言方法和灵活的测试套件组织方式。
Moq：一个.NET平台下的模拟框架，常用于单元测试，可以帮助创建和配置模拟对象以便于测试依赖项。

FlaUI：如果你需要自动化测试Windows桌面应用程序，FlaUI是一个强大的框架，可以用于UI自动化测试。
Selenium：对于Web应用程序的自动化测试，Selenium是一个广泛使用的工具，它支持多种编程语言，包括C#，能够模拟真实用户在浏览器中的操作。

进行自动测试时，通常会编写测试类和测试方法，每个测试方法针对被测代码的某一部分功能。
测试框架提供了丰富的断言方法来验证实际结果是否符合预期。
这些测试可以集成到持续集成/持续部署（CI/CD）流程中，自动化地进行代码质量检查和功能验证。

3.测试框架的使用

编写C#测试代码时，我们可以利用MSTest、xUnit、NUnit和Moq这四个框架来完成单元测试和模拟（Mocking）。
下面以举例的方式简要展示如何使用这些框架编写测试代码。

(1). 使用 MSTest 编写测试代码
首先确保你的项目中已添加了MSTest的NuGet包。在Visual Studio中，可以通过以下步骤创建一个MSTest测试项目：

右键解决方案 -> 添加 -> 新建项目。
选择“测试”分类下的“MSTest 测试项目”。

然后，你可以编写一个简单的测试类和测试方法，比如测试一个计算类的加法方法：

#
csharp
using Microsoft.VisualStudio.TestTools.UnitTesting;

namespace MyProject.Tests
{
    [TestClass]
    public class CalculatorTests
    {
        [TestMethod]
        public void TestAddition()
        {
            // Arrange
            var calculator = new Calculator();
            int a = 5;
            int b = 3;

            // Act
            int result = calculator.Add(a, b);

            // Assert
            Assert.AreEqual(8, result);
        }
    }

    public class Calculator
    {
        public int Add(int x, int y)
        {
            return x + y;
        }
    }
}

(2). 使用 xUnit 编写测试代码
xUnit是另一个流行的单元测试框架，以其灵活性和易用性著称。首先确保你的项目中安装了xUnit和xunit.runner.visualstudio NuGet包。
以下是使用xUnit编写测试的例子：

#
csharp
using Xunit;

namespace MyProject.Tests
{
    public class CalculatorTests
    {
        [Fact]
        public void TestAddition()
        {
            // Arrange
            var calculator = new Calculator();
            int a = 5;
            int b = 3;

            // Act
            int result = calculator.Add(a, b);

            // Assert
            Assert.Equal(8, result);
        }
    }

    public class Calculator
    {
        public int Add(int x, int y)
        {
            return x + y;
        }
    }
}

在xUnit中，使用[Fact]属性标记不需要参数的测试方法，相当于MSTest或NUnit中的[TestMethod]或[Test]。

(3). 使用 NUnit 编写测试代码
首先安装NUnit和NUnit3TestAdapter NuGet包。之后，创建一个测试类，并使用NUnit的特性来标记测试方法：

#
csharp
using NUnit.Framework;

namespace MyProject.Tests
{
    public class CalculatorTests
    {
        [Test]
        public void TestAddition()
        {
            // Arrange
            var calculator = new Calculator();
            int a = 5;
            int b = 3;

            // Act
            int result = calculator.Add(a, b);

            // Assert
            Assert.AreEqual(8, result);
        }
    }

    public class Calculator
    {
        public int Add(int x, int y)
        {
            return x + y;
        }
    }
}

(4). 使用 Moq 进行模拟
Moq是一个强大的模拟框架，常用于隔离被测试对象的依赖项。下面是如何使用Moq模拟一个接口的示例：

首先，定义一个接口和一个使用该接口的类：

#
csharp
public interface IDataProvider
{
    string GetData();
}

public class MyClass
{
    private readonly IDataProvider _dataProvider;

    public MyClass(IDataProvider dataProvider)
    {
        _dataProvider = dataProvider;
    }

    public string ProcessData()
    {
        return _dataProvider.GetData() + " processed";
    }
}

然后，使用Moq创建接口的模拟对象并编写测试：

#
csharp
using Moq;
using NUnit.Framework;

[TestFixture]
public class MyClassTests
{
    [Test]
    public void TestProcessData()
    {
        // Arrange
        var mockDataProvider = new Mock<IDataProvider>();
        mockDataProvider.Setup(dp => dp.GetData()).Returns("test data");

        var myClass = new MyClass(mockDataProvider.Object);

        // Act
        string result = myClass.ProcessData();

        // Assert
        Assert.AreEqual("test data processed", result);
    }
}

在这个例子中，MyClass依赖于IDataProvider接口。
我们使用Moq来创建一个模拟的IDataProvider，设定当调用GetData()方法时返回特定字符串，然后验证MyClass的ProcessData()方法是否正确处理了返回的数据。

(5). 使用 FlaUI 进行UI自动化测试
FlaUI是一个用于自动化测试Windows UI的应用框架，适用于桌面应用程序。
为了使用FlaUI，你需要安装FlaUI.Core、FlaUI.UIA2（或UIA3，根据目标系统的UIAutomation版本）以及FlaUI.TestHelper等NuGet包。

下面是一个简单的FlaUI测试示例，演示如何查找并操作一个按钮：

#
csharp
using FlaUI.Core;
using FlaUI.Core.AutomationElements;
using FlaUI.UIA2;
using FlaUI.UIA2.Elements;
using NUnit.Framework;

[TestFixture]
public class FlaUITests
{
    [Test]
    public void TestButtonClick()
    {
        // 启动应用
        using (var automation = new UIA2Automation())
        {
            var app = Application.Launch("YourAppPath.exe"); // 替换为你的应用路径

            // 等待应用完全加载
            var mainWindow = app.GetMainWindow(automation, TimeSpan.FromSeconds(10));
            Assert.IsNotNull(mainWindow, "主窗口未找到");

            // 查找并点击按钮
            var button = mainWindow.FindFirstDescendant(cf => cf.ByClassName("Button")).AsButton();
            Assert.IsNotNull(button, "按钮未找到");

            // 模拟点击
            button.Click();
            
            // 这里可以添加更多验证逻辑
        }
    }
}

在这个例子中，我们首先启动一个应用程序，然后等待并获取其主窗口，接着查找一个类名为"Button"的按钮元素并点击它。
请注意，实际使用时需要根据目标应用程序的具体UI结构来调整查找元素的方法和条件。

(6). 使用 Selenium 进行自动化测试
很多小伙伴都很熟悉，这里就不再复述。

三. 如何取得C#程序的测试覆盖率

要获取C#程序的测试覆盖率，你可以使用一些专门的代码覆盖率工具，这些工具能够分析你的单元测试和端到端测试对代码的覆盖情况。
这里列举几个常用工具及其基本使用方法：

  1. OpenCover

OpenCover是一个开源的代码覆盖率工具，它通过动态插桩技术在运行时收集代码覆盖率数据。要使用OpenCover，你需要遵循以下步骤：

安装OpenCover：通过NuGet包管理器或直接从OpenCover的GitHub页面下载最新版本。
编写测试：确保你的项目中已经有单元测试或端到端测试代码，通常使用像NUnit、xUnit或MSTest这样的测试框架。
运行OpenCover：在命令行中，使用OpenCover运行你的测试集，并指定输出覆盖率报告的格式。一个基本的命令行示例如下：

#
shell
   OpenCover.Console.exe -register:user -target:"nunit3-console.exe" -targetargs:"MyTestProject.dll" -output:coverage.xml

这里，MyTestProject.dll是你的测试项目的DLL，nunit3-console.exe是NUnit的命令行执行器。

  1. Coverlet

Coverlet是一个跨平台的代码覆盖率库，可以直接在.NET Core项目中使用，无需外部工具。
它支持多种报告格式，并且可以无缝集成到大多数CI/CD管道中。使用Coverlet的基本步骤：
安装Coverlet：作为NuGet包添加到测试项目中。

#
shell
   dotnet add package coverlet.collector

运行测试并收集覆盖率：使用dotnet test命令，并加上相应的参数来生成覆盖率报告。

#
shell
   dotnet test /p:CollectCoverage=true /p:CoverletOutputFormat=opencover
  1. JetBrains dotCover

dotCover是JetBrains公司的一款商业工具，它不仅提供代码覆盖率分析，还集成了Visual Studio IDE，使得设置和查看覆盖率变得非常直观。使用dotCover的简单步骤：
安装dotCover：如果你已经有了JetBrains的其他产品如ReSharper，dotCover可能已经包含在内。如果没有，可以从JetBrains官网购买并安装。
在Visual Studio中使用：打开解决方案，选择“ReSharper” -> “单元测试” -> “运行带有覆盖的单元测试”。或者，直接在代码编辑器中右击选择“运行dotCover分析”。

查看结果：dotCover会生成详细的覆盖率报告，并在IDE内可视化显示哪些代码行被测试覆盖，哪些未被覆盖。

小结
选择合适的工具取决于你的具体需求、项目的复杂度以及团队的偏好。
一旦获取到覆盖率数据，就可以分析哪些部分的代码得到了充分测试，哪些还需要更多的测试用例来覆盖。

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