面试题：Rust并发编程中常用的测试框架及调试工具

Question

在Rust并发编程里，列举至少两种常用的测试框架，并简要说明其特点。同时，介绍一款调试工具及其在并发场景下的使用方式。

Answer 1

常用测试框架

1. test
   • 特点：Rust 标准库自带的测试框架。使用简单，通过 #[test] 标注函数即可定义测试用例。支持单元测试和集成测试。在并发场景下，它可以像普通测试一样运行并发相关的测试代码，但需要开发者自行处理并发同步等问题。
2. should_panic
   • 特点：也是标准库的一部分，用于测试代码是否会触发 panic。在并发编程中，可用于测试在并发执行时可能引发的错误状态，比如多个线程同时访问共享资源导致未定义行为从而 panic。
3. assert
   • 特点：同样是标准库提供的断言工具，可用于测试预期结果。在并发测试中，能断言并发操作的最终结果是否符合预期，例如多个线程操作共享数据后，检查数据的最终状态。
4. cargo test
   • 特点：这是 Cargo 提供的测试驱动程序，它整合了 Rust 标准库的测试功能。能自动发现和运行项目中的测试用例，支持并行测试，在并发编程测试中，可以利用其并行测试功能模拟多线程并发场景，通过命令行参数可对测试进行灵活配置。
5. proptest
   • 特点：基于属性的测试框架。与传统测试框架不同，它通过生成大量随机输入来测试函数的属性。在并发编程里，可用于生成各种并发场景下的输入数据，测试并发函数在不同输入组合下的正确性和稳定性。
6. async - test
   • 特点：专门用于异步代码测试的框架，对异步和并发编程支持友好。它允许在测试函数中使用 async/await 语法，方便测试异步任务并发执行的场景，能够更好地模拟真实的异步并发环境。

调试工具及并发场景使用方式

工具：gdb（GNU 调试器）

在并发场景下使用方式：

1. 编译带调试信息的程序：使用 cargo build --debug 命令编译 Rust 项目，这样生成的二进制文件包含调试信息。
2. 启动调试：在终端中输入 gdb target/debug/your - binary - name（将 your - binary - name 替换为实际的二进制文件名）。
3. 设置断点：使用 break 命令在并发相关代码处设置断点，例如在共享资源访问处、线程启动处等。比如 break main.rs:10 可在 main.rs 文件的第 10 行设置断点。
4. 运行程序：使用 run 命令启动程序。在并发场景下，程序会在断点处暂停。
5. 查看线程状态：使用 info threads 命令查看当前程序中的线程状态，包括线程 ID、线程运行状态等。
6. 切换线程：通过 thread <thread - id> 命令切换到指定线程，查看该线程的栈帧、变量值等信息，便于分析并发问题，例如某个线程在访问共享资源时是否出现错误。
7. 单步执行：使用 next、step 等命令单步执行代码，观察并发执行过程中各线程的执行顺序和变量变化，找出并发问题所在，如竞态条件等。