unit-testing - 如何使用 FsCheck 生成随机数作为基于属性的测试的输入

Question

我认为是时候尝试 FsCheck 了，但事实证明它比我想象的要难。 Arb 上有很多文档，生成器等，但似乎没有任何关于如何应用这些知识的指导。或者我只是不明白。

可能更难理解的是，测试、属性、生成器、任意性、收缩以及在我的情况下随机性(有些测试会自动生成随机数据，而其他测试不会)之间的关系对我来说并不清楚。我没有 Haskell 背景，所以这也无济于事。

现在的问题是:如何生成随机整数？

我的测试场景可以用乘法的性质来解释，比如说分布性:

static member  ``Multiplication is distributive`` (x: int64) y z =
    let res1 = x * (y + z)
    let res2 = x * y + x * z

    res1 = res2

// run it:
[<Test>]
static member FsCheckAsUnitTest() =
    Check.One({ Config.VerboseThrowOnFailure with MaxTest = 1000 }, ``Multiplication is distributive``)

当我使用 Check.Verbose 运行它时或 NUnit 集成，我得到如下测试序列:

0:
(-1L, -1L, -1L)
1:
(-1L, -1L, 0L)
2:
(-1L, -1L, -1L)
3:
(-1L, -1L, -1L)
4:
(-1L, 0L, -1L)
5:
(1L, 0L, 2L)
6:
(-2L, 0L, -1L)
7:
(-2L, -1L, -1L)
8:
(1L, 1L, -2L)
9:
(-2L, 2L, -2L)

经过 1000 次测试后，它还没有结束 100L .不知何故，我想象这将“自动”选择在 int64 的整个范围内均匀分布的随机数，至少我是这样解释文档的。

既然没有，我开始尝试并想出如下愚蠢的解决方案来获得更高的数字:

type Generators = 
    static member arbMyRecord =
        Arb.generate<int64>
        |> Gen.where ((<) 1000L)
        |> Gen.three
        |> Arb.fromGen

但这变得异常缓慢，显然不是正确的方法。我确信必须有一个我缺少的简单解决方案。我试过 Gen.choose(Int64.MinValue, Int64.MaxValue) ，但这仅支持整数，不支持长整数(但即使只有整数我也无法正常工作)。

最后，我需要一个适用于所有原始数值数据类型的解决方案，包括它们的最大值和最小值、它们的零和一，以及从其中的任何内容中进行的一些随机选择。

Answer 1

如 this other FsCheck question 中所述，大多数Check的默认配置函数有 EndSize = 100 .您可以增加该数字，但也可以按照您的建议使用 Gen.choose .

尽管如此，int发电机是 intentionally well-behaved .例如，它不包括 Int32.MinValue和 Int32.MaxValue ，因为这可能导致溢出。

然而，FsCheck 也带有生成器，可以在整个范围内为您提供均匀分布:Arb.Default.DoNotSizeInt16 , Arb.Default.DoNotSizeUInt64 ， 等等。

对于浮点值，有 Arb.Default.Float32 ，根据其文档，生成“任意浮点数、NaN、NegativeInfinity、PositiveInfinity、Maxvalue、MinValue、Epsilon 包含相当频繁”。

'just' 任何数字都没有统一的 API，因为 F# 没有类型类(这是你可以在 Haskell 中表达的东西)。

另外，我不确定您的典型单元测试框架是否能够运行通用测试，但至少对于 xUnit.net，您可以使用 this trick to run generically typed tests .

不过，具体来说，您可以使用 FsCheck.Xunit 像这样编写上述测试:

open FsCheck
open FsCheck.Xunit

[<Property>]
let ``Multiplication is distributive`` () =
    Arb.generate<DoNotSize<int64>>
    |> Gen.map (fun (DoNotSize x) -> x)
    |> Gen.three
    |> Arb.fromGen
    |> Prop.forAll <| fun (x, y, z) ->

        let res1 = x * (y + z)
        let res2 = x * y + x * z

        res1 = res2

假设这可能会因溢出而失败，但是在运行了大约 1,000,000 个案例之后，我还没有看到它失败。

然而，生成器确实看起来像是从 64 位整数的全部范围中挑选值:

> Arb.generate<DoNotSize<int64>> |> Gen.sample 1 10;;
val it : DoNotSize<int64> list =
  [DoNotSize -28197L; DoNotSize -123346460471168L; DoNotSize -28719L;
   DoNotSize -125588489564554L; DoNotSize -29241L;
   DoNotSize 7736726437182770284L; DoNotSize -2382327248148602956L;
   DoNotSize -554678787L; DoNotSize -1317194353L; DoNotSize -29668L]

请注意，即使我绑定(bind)了 size Gen.sample 的论点至 1 ，它会“任意”选择大的正值和负值。