test(tools): 重建单元测试与离屏验证工具（Tools/ 入库）
背景：第 33 轮 Code Review 的三项后续建议（EdgeScanFor 查找哈希化、 EdgePanelLayoutFor 表驱动化、wcstod 自写替身）都卡在"没有可自证的验证手段"上。 本轮先补齐基础设施，再动被建议的代码。 一、Tools/ 从忽略改为入库（只忽略各工具的 Build/ 与 Temp/ 临时产物） * `.gitignore`：删除 `Tools/` 整目录忽略，改为 `Tools/**/Build/`； 截图 / 基线 / 报告一律写 `Temp/tools/`（`Temp/` 早已忽略）。 二、新增 Tools/Makefile（统一构建入口，不碰应用本体） * 目标：`make` 构建全部、`make UnitTests` / `make OffscreenChecks` 单个、 `make clean` 清工具产物、`make help`。 * 工具链接应用本体 `../Build/Release/*.o`（排除入口 `Main.o`）， 因此 ABI 开关必须与本体一致：`-fno-exceptions` / `-fno-rtti` / 链接 `-flto -flto-partition=one`。 * 工具源文件自身**不**编译成 LTO 字节码（否则 GCC 15.2.0 在 `choose_baseaddr` 处 ICE），只在链接阶段带 LTO 参数。 * `-MMD -MP` + `-include`：改头文件 / 增删源文件自动重编重链。 * 修正一个构建陷阱：`$(foreach)` 生成的工具目标会早于 `all`， make 会把第一个显式目标当默认目标 ⇒ 显式 `.DEFAULT_GOAL := all`。 三、Tools/UnitTests：纯数据层单元测试（218 项断言，17 个用例） * 极简自研框架（`Inc/UnitTestFramework.hpp`）：无异常、无 RTTI、 支持布尔 / 整数 / 近似 / **逐位相等** / 宽字符串断言。 * 覆盖：`TryParseDouble` 与 libc `strtod` 逐位一致性（6 万条随机串）、 接受性语义、`FormatDecimal*` 永不科学计数法、`NiceStep/BuildTicks`、 公式语法/语义/归一化、批量求值 `FormulaProgram` 与逐点求值逐位一致、 `ApplyDrawTransform` 顺序、`TransformValueRange`、 `ComputeMovingAverageIterated` 阶数等价性、 `DataSet::FormulaTransformFor` 的值域与分组极值（逐点参考实现比对）。 四、Tools/OffscreenChecks：隐藏窗口离屏验证（5 个检查） * 窗口 `SW_HIDE`；"鼠标"用 `Application::HandleMouseMove()` 合成注入； 像素从后备缓冲区读取（不依赖窗口可见性），可保存 PNG 与计算区域 FNV 哈希。 * `smoke`：初始化 / 加载 / 渲染 / 落盘，并断言"同状态两帧逐像素相同"。 * `frames`：连续帧抓取（PNG + 哈希 + 耗时），用于问题分析。 * `panels`：7 个实验性面板全部展开后的几何不变式 + **像素基线 A/B** （`-mode record` / `-mode compare`）。 * `edgestats`：边沿统计与工具内**独立参考实现**逐位比对， 覆盖阈值变化与重复查询稳定性。 * `perf`：整帧中位数、`EdgePanelLayoutFor` 单次耗时、 198 个统计状态的整轮查询耗时（用于优化前后对比）。 五、文档 * `Tools/README.md`：目录结构、构建/运行方式、每个工具的作用、测试项与 验收标准、临时产物位置、A/B 基线用法、扩展步骤与已知限制。 实测（本机 GCC 15.2.0 UCRT / 125% DPI）： * `UnitTests.exe` → `checks=218 failed=0` * `OffscreenChecks -all` → 全部 PASS；`SCATTER_TEST.csv` 整帧 ~5ms； `MF4-Record.MF4`（283 信号）198 个统计状态整轮查询 0.097 us/query。
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97e9163314
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/**
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* @file FormulaEvalTests.cpp
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* @brief `Utilities/FormulaEval` 的语法 / 语义回归。
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*
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* 重点用例：
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* * `program.matches_pointwise` —— 批量求值（`FormulaProgram`）与逐点求值
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* （`EvaluateFormula`）必须**逐位相同**。第 32 轮的性能优化（常量折叠、幂次改写、
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* `always_inline`）只允许改速度，任何一位差异都是回归。
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* * 语法边界：`^` 右结合、`-2^2 = -4`、单独的 `f` 非法、`2e` 非法。
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*/
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#include <cmath>
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#include <random>
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#include <string>
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#include <vector>
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#include "DataModel.hpp"
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#include "FormulaEval.hpp"
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#include "UnitTestFramework.hpp"
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namespace
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{
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/** @brief 取 double 的位模式。 */
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std::uint64_t BitsOf(const double value)
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{
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std::uint64_t bits = 0;
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__builtin_memcpy(&bits, &value, sizeof(bits));
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return bits;
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}
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} // namespace
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JDI_TEST(formula_syntax_acceptance)
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{
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std::wstring error;
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// 合法写法
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static const wchar_t* const valid[] = {
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L"f(t)", L"f(t)*2+1", L"f(t)^2", L"-f(t)", L"e*pi", L"2^-1", L"X", L"x",
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L"(f(t)-1)/(f(t)+1)", L"2*pi*f(t)",
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};
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for (const wchar_t* const text : valid)
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{
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JDI_REQUIRE("valid formula", jdi::ValidateFormula(text, &error));
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}
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// 非法写法
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static const wchar_t* const invalid[] = {
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L"f", L"f(", L"f(t)+", L"f(t)*", L"()", L"2e", L"f(t) ** 2", L"*2",
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||||
};
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for (const wchar_t* const text : invalid)
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{
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const bool accepted = jdi::ValidateFormula(text, &error);
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if (accepted)
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{
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std::printf(" [INFO] unexpectedly accepted: \"%ls\"\n", text);
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}
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JDI_REQUIRE("invalid formula must be rejected", !accepted);
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}
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// 空串 = 不映射（合法）
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JDI_CHECK(jdi::ValidateFormula(L"", &error));
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}
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JDI_TEST(formula_semantics)
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{
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// `^` 右结合：2^3^2 = 2^(3^2) = 512
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JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"2^3^2", 0.0), 512.0, 1e-9);
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||||
// 一元负号优先于幂：-2^2 = -(2^2) = -4
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||||
JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"-2^2", 0.0), -4.0, 1e-12);
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||||
// 指数的负号：2^-1 = 0.5
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||||
JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"2^-1", 0.0), 0.5, 1e-12);
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||||
// 常量 e / pi（大小写均可）
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||||
JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"e", 0.0), 2.718281828459045, 1e-15);
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||||
JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"pi", 0.0), 3.141592653589793, 1e-15);
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||||
JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"PI", 0.0), 3.141592653589793, 1e-15);
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||||
// 恒等写法
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JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"f(t)", 3.25), 3.25, 0.0);
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// 真实使用过的表达式（第 32 轮用户输入）：f(t)*2/1.25+14.2，f(2) = 3.2 + 14.2
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JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"f(t)*2/1.25+14.2", 2.0), 17.4, 1e-12);
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// 幂次改写的等价性（实现会把 x^2/x^3/x^0.5 换成乘法/sqrt）
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static const double points[] = {-3.5, -1.0, -0.25, 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 7.25, 1.0e6};
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for (const double point : points)
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{
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JDI_CHECK_BIT_EQUAL(jdi::EvaluateFormula(L"f(t)^2", point), point * point);
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JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"f(t)^0.5", point < 0.0 ? -point : point),
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std::sqrt(point < 0.0 ? -point : point), 0.0);
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}
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}
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JDI_TEST(formula_identity_helpers)
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{
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// `f(t)` 与空串等价（第 32 轮硬规则：点进输入框再点出去不得写入"恒等公式"）
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JDI_CHECK(jdi::FormulaIsIdentity(L""));
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JDI_CHECK(jdi::FormulaIsIdentity(L"f(t)"));
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JDI_CHECK(!jdi::FormulaIsIdentity(L"f(t)*2"));
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jdi::SignalStyle plain;
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JDI_CHECK(!plain.HasFormula());
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||||
plain.formula = L"f(t)";
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||||
JDI_CHECK(!plain.HasFormula());
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||||
plain.formula = L"f(t)*2";
|
||||
JDI_CHECK(plain.HasFormula());
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||||
// 归一化：`X` / `F(T)` 统一写成 `f(t)`；单独的 `f` **不**归一化（非法写法，交给校验报错）
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JDI_CHECK_WIDE_EQ(jdi::NormalizeFormulaText(L"X"), std::wstring(L"f(t)"));
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||||
JDI_CHECK_WIDE_EQ(jdi::NormalizeFormulaText(L"F(T)"), std::wstring(L"f(t)"));
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||||
JDI_CHECK_WIDE_EQ(jdi::NormalizeFormulaText(L"f"), std::wstring(L"f"));
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}
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JDI_TEST(formula_program_matches_pointwise)
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{
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static const wchar_t* const formulas[] = {
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L"f(t)*2/1.25+14.2", L"f(t)^2", L"f(t)^3", L"(f(t)-1)/(f(t)+1)",
|
||||
L"2*pi*f(t)+e", L"-f(t)*0.5", L"f(t)^0.5", L"f(t)-2",
|
||||
};
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||||
std::mt19937 rng(20261105u);
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std::uniform_real_distribution<double> distribution(-500.0, 500.0);
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|
||||
for (const wchar_t* const formula : formulas)
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{
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jdi::FormulaProgram program(formula);
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||||
JDI_REQUIRE("program must compile", program.Valid());
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for (int iteration = 0; iteration < 4000; ++iteration)
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{
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const double x = distribution(rng);
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||||
const double pointwise = jdi::EvaluateFormula(formula, x);
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||||
const double batched = program.Evaluate(x);
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||||
if (BitsOf(pointwise) != BitsOf(batched))
|
||||
{
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||||
std::printf(" [INFO] %ls x=%.17g pointwise=%.17g batched=%.17g\n", formula, x, pointwise,
|
||||
batched);
|
||||
JDI_CHECK_BIT_EQUAL(batched, pointwise);
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||||
break;
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}
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}
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}
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}
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JDI_TEST(formula_invalid_falls_back_safely)
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{
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// 非法表达式：求值必须**原样返回采样值**（波形照常显示，不会因为写错公式变空）
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||||
JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"f(t)@@@@", 1.5), 1.5, 0.0);
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||||
JDI_CHECK_NEAR(jdi::EvaluateFormula(L"f(t)@@@@", -2.25), -2.25, 0.0);
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}
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