XCEngine/tests/TEST_SPEC.md

# XCEngine 测试规范

最后更新：2026-03-27

## 1. 目标

本文档只描述当前仓库里已经存在、已经生效、并且应当长期维护的测试规范。

重点覆盖：

- `tests/` 的整体组织方式
- CMake / CTest 的推荐使用方式
- RHI 模块测试的分层边界
- RHI 抽象层集成测试的当前约束

如果目录结构、target 名称、后端覆盖范围或 GT 图规则发生变化，必须同步更新本文档。

## 2. 顶层结构

`tests/CMakeLists.txt` 当前纳入的主要测试模块如下：

```text
tests/
├─ math/
├─ core/
├─ containers/
├─ memory/
├─ threading/
├─ debug/
├─ components/
├─ scene/
├─ RHI/
├─ resources/
└─ input/
```

说明：

- 新增测试模块时，必须同时补充对应目录下的 `CMakeLists.txt`，并在 `tests/CMakeLists.txt` 中注册。
- 测试目录命名、target 命名、文档命名必须和实际仓库状态一致，不保留“计划中但未落地”的旧说明。

## 3. 基本构建方式

推荐始终使用 CMake 驱动构建与测试。

### 3.1 配置

```bash
cmake -S . -B build
```

以下场景需要重新配置：

- 新增或删除源文件
- 修改任意 `CMakeLists.txt`
- 修改 target、依赖、编译定义或测试发现方式

### 3.2 增量构建

```bash
cmake --build build --config Debug
```

常用 RHI 聚合 target：

```bash
cmake --build build --config Debug --target rhi_abstraction_tests
cmake --build build --config Debug --target rhi_backend_tests
cmake --build build --config Debug --target rhi_all_tests
```

常用单项 target：

```bash
cmake --build build --config Debug --target rhi_unit_tests
cmake --build build --config Debug --target rhi_integration_minimal
cmake --build build --config Debug --target rhi_integration_triangle
cmake --build build --config Debug --target rhi_integration_quad
cmake --build build --config Debug --target rhi_integration_sphere
cmake --build build --config Debug --target rhi_integration_backpack
```

### 3.3 运行

列出测试：

```bash
ctest --test-dir build -N -C Debug
```

运行全部测试：

```bash
ctest --test-dir build -C Debug --output-on-failure
```

直接运行 gtest 可执行文件也是合法入口。例如：

```bash
build\tests\RHI\unit\Debug\rhi_unit_tests.exe --gtest_brief=1
build\tests\RHI\integration\triangle\Debug\rhi_integration_triangle.exe --gtest_filter=Vulkan/TriangleTest.RenderTriangle/0
build\tests\RHI\integration\backpack\Debug\rhi_integration_backpack.exe --gtest_filter=D3D12/BackpackTest.RenderBackpack/0
```

## 4. RHI 测试分层

RHI 当前分为四层测试：

| 层级 | 目录 / target | 目标 |
| --- | --- | --- |
| 抽象层单元测试 | `tests/RHI/unit/` / `rhi_unit_tests` | 验证公共 RHI 接口在 `D3D12 / OpenGL / Vulkan` 上的统一语义 |
| 抽象层集成测试 | `tests/RHI/integration/` / `rhi_integration_*` | 用同一套 RHI 抽象代码驱动三后端完成真实渲染并做 GT 图比对 |
| D3D12 后端测试 | `tests/RHI/D3D12/` | 验证 D3D12 封装本身 |
| OpenGL 后端测试 | `tests/RHI/OpenGL/` | 验证 OpenGL 封装本身 |
| Vulkan 后端测试 | `tests/RHI/Vulkan/` | 验证 Vulkan 封装本身 |

补充说明：

- Vulkan 现在已经拥有独立的 `tests/RHI/Vulkan/` 子树。
- `tests/RHI/unit/` 继续只保留三后端参数化的抽象层统一语义测试。
- Vulkan 专属断言、原生句柄检查与直接依赖 Vulkan API 的测试，统一收敛到 `tests/RHI/Vulkan/unit/`。
- Vulkan 现在已经建立独立的后端 integration 子树，当前已覆盖 `tests/RHI/Vulkan/integration/minimal/`、`triangle/`、`quad/`、`sphere/`。
- Vulkan 后端后续仍可继续补更复杂的 backend integration，但不应再回流到 abstraction suite。

设计边界：

- `tests/RHI/unit/` 与 `tests/RHI/integration/` 只能依赖公共 RHI 抽象接口。
- 后端私有头文件、原生句柄、后端专用 helper，只允许出现在对应后端目录。
- 如果抽象层测试为了通过而被迫引入后端 API，优先修 RHI 本身，而不是给测试开后门。

## 5. 当前 RHI Target

### 5.1 抽象层

| 类别 | target |
| --- | --- |
| 抽象层单元测试 | `rhi_unit_tests` |
| 抽象层集成测试 | `rhi_integration_minimal` |
| 抽象层集成测试 | `rhi_integration_triangle` |
| 抽象层集成测试 | `rhi_integration_quad` |
| 抽象层集成测试 | `rhi_integration_sphere` |
| 抽象层集成测试 | `rhi_integration_backpack` |

### 5.2 后端专用

| 类别 | target |
| --- | --- |
| D3D12 后端单元测试 | `rhi_d3d12_tests` |
| OpenGL 后端单元测试 | `rhi_opengl_tests` |
| Vulkan 后端单元测试 | `rhi_vulkan_tests` |
| D3D12 后端集成测试 | `d3d12_minimal_test` `d3d12_triangle_test` `d3d12_quad_test` `d3d12_sphere_test` |
| OpenGL 后端集成测试 | `opengl_minimal_test` `opengl_triangle_test` `opengl_quad_test` `opengl_sphere_test` |
| Vulkan 后端集成测试 | `vulkan_minimal_test` `vulkan_triangle_test` `vulkan_quad_test` `vulkan_sphere_test` |

### 5.3 聚合 target

| 类别 | target |
| --- | --- |
| 抽象层单测聚合 | `rhi_abstraction_unit_tests` |
| 抽象层集成聚合 | `rhi_abstraction_integration_tests` |
| 抽象层总聚合 | `rhi_abstraction_tests` |
| 后端单测聚合 | `rhi_backend_unit_tests` |
| Vulkan 后端聚合 | `rhi_vulkan_backend_tests` |
| 后端集成聚合 | `rhi_backend_integration_tests` |
| 后端总聚合 | `rhi_backend_tests` |
| RHI 全量聚合 | `rhi_all_tests` |

## 6. RHI 抽象层集成测试规范

### 6.1 当前目录

```text
tests/RHI/integration/
├─ fixtures/
│  ├─ RHIIntegrationFixture.h
│  └─ RHIIntegrationFixture.cpp
├─ minimal/
├─ triangle/
├─ quad/
├─ sphere/
├─ backpack/
├─ compare_ppm.py
├─ run_integration_test.py
├─ README.md
└─ CMakeLists.txt
```

### 6.2 当前场景

| 场景 | 目标 |
| --- | --- |
| `minimal` | 验证清屏、present、截图与 GT 比对链路 |
| `triangle` | 验证最小图形管线与顶点输入 |
| `quad` | 验证纹理采样与基础贴图渲染 |
| `sphere` | 验证更复杂顶点布局、纹理与 `firstSet != 0` 的描述符绑定路径 |
| `backpack` | 验证真实模型、资源导入结果与完整 draw path |

### 6.3 统一约束

抽象层集成测试必须满足以下规则：

1. 只包含公共 RHI 头文件与共享 fixture。
2. 同一场景通过参数化方式同时运行 `D3D12 / OpenGL / Vulkan`。
3. 每个场景目录只维护一张基准图：`GT.ppm`。
4. 运行时截图允许按后端区分命名，例如：
   - `minimal_d3d12.ppm`
   - `minimal_opengl.ppm`
   - `minimal_vulkan.ppm`
5. 所有后端都必须与同一张 `GT.ppm` 做比对。
6. 新场景如果暴露抽象层缺口，应先补 RHI，再补测试。
7. `sphere` 必须继续保留对 `firstSet != 0` 绑定路径的覆盖，避免“忽略 set 语义也误通过”的假阳性。
8. `backpack` 是当前抽象层最接近真实资源渲染的场景，后续新增复杂渲染场景时不应削弱它的回归价值。

### 6.4 CMake 约束

每个抽象层集成测试目录都应：

- 使用独立 target
- 复用 `fixtures/RHIIntegrationFixture.cpp`
- 链接 `XCEngine`、`GTest::gtest`
- 在需要时按后端条件加入对应系统库
- 在 `POST_BUILD` 中复制：
  - `compare_ppm.py`
  - 当前场景的 `GT.ppm`
  - 运行所需的资源文件
- 使用 `gtest_discover_tests(...)`

### 6.5 推荐验证方式

```bash
cmake --build build --config Debug --target rhi_abstraction_integration_tests

build\tests\RHI\integration\minimal\Debug\rhi_integration_minimal.exe --gtest_filter=Vulkan/MinimalTest.RenderClear/0
build\tests\RHI\integration\triangle\Debug\rhi_integration_triangle.exe --gtest_filter=D3D12/TriangleTest.RenderTriangle/0
build\tests\RHI\integration\quad\Debug\rhi_integration_quad.exe --gtest_filter=OpenGL/QuadTest.RenderQuad/0
build\tests\RHI\integration\backpack\Debug\rhi_integration_backpack.exe --gtest_filter=Vulkan/BackpackTest.RenderBackpack/0
```

通过标准：

- 渲染成功
- 截图成功
- 与当前场景 `GT.ppm` 比对通过

## 7. 当前体系的完成度与后续方向

当前状态可以认为是“高完成度、可作为正式基线”，但不是“完全封顶”。

已经完成：

- 抽象层单测正式纳入 `D3D12 / OpenGL / Vulkan`
- 抽象层集成测试已经具备 5 个真实渲染场景
- GT 图回归链路已经稳定工作
- D3D12 与 OpenGL 仍保留独立后端测试树

仍需继续完善：

- 继续补更工程化的 Vulkan 后端 integration 场景覆盖
- 把仍然合理存在的后端专属断言与 skip 场景继续收敛
- 补充 `resize / swapchain 重建 / 长时间 soak / 多线程录制 / validation layer 负例` 等更工程化的测试
- 保持文档、CMake target 与实际测试状态同步

## 8. 文档维护要求

以下变化必须同步更新本文档：

- 测试目录结构变化
- 新增或删除测试 target
- 抽象层集成测试场景变化
- GT 图管理规则变化
- CMake 聚合入口变化
- 后端覆盖范围变化

禁止继续保留和当前仓库状态不一致的旧说明。