Just-DataInspector/Tools/README.md

Tools/ —— 单元测试与离屏验证工具

本目录是 验证基础设施，不是产品代码： 根目录 Makefile 只构建应用本体（Build/Release、Build/Debug）， 不会编译这里的任何文件；这里的一切由 Tools/Makefile 独立构建。

设计目标：让"改完能不能证明没改坏"变成一条命令的事， 而不是靠肉眼截图 + 反复手点鼠标。

---

1. 目录结构

Tools/
├─ Makefile                  # 统一构建入口（构建 / 清理 / 帮助）
├─ README.md                 # 本文件（改动工具后必须同步更新）
├─ UnitTests/                # 工具一：纯数据层单元测试（不创建窗口）
│  ├─ Inc/
│  │  └─ UnitTestFramework.hpp
│  ├─ Src/
│  │  ├─ Main.cpp            # 测试执行器：-list / -only / -report / -verbose
│  │  ├─ Utf8UtilTests.cpp   # 数值解析与格式化语义
│  │  ├─ FormulaEvalTests.cpp# 公式语法 / 语义 / 批量求值一致性
│  │  └─ DataModelTests.cpp  # 变换顺序、滑动平均、公式值域缓存
│  └─ Build/                 # 构建产物（.gitignore，不入库）
└─ OffscreenChecks/          # 工具二：离屏验证（隐藏窗口 + 抓帧）
   ├─ Inc/
   │  ├─ OffscreenSupport.hpp# 白盒支撑：抓帧 / 哈希 / 隐藏窗口会话
   │  └─ CheckRunner.hpp     # 检查注册表 + 断言 / 输出接口
   ├─ Src/
   │  ├─ Main.cpp            # 命令行入口
   │  ├─ Session.cpp         # 隐藏窗口、加载、逐帧渲染（合成鼠标消息）
   │  ├─ Capture.cpp         # 后备缓冲抓帧、FNV 哈希、PNG 落盘
   │  └─ Checks.cpp          # 5 个检查的具体实现
   └─ Build/                 # 构建产物（.gitignore，不入库）

约定

项	约定
头文件	只放 <Tool>/Inc
实现	只放 <Tool>/Src（该目录下每个 .cpp 都会被编译）
产物	<Tool>/Build，与 Inc / Src 同级
无 Debug/Release 之分	工具一律 -O2 -g：要跑得快、要能上调试器
临时产物	PNG / 基线 / 报告一律写 Temp/tools/（已 gitignore），不许写进 Tools/

---

2. 构建

# 前置：应用本体必须先构建（工具链接的是本体的 .o，排除入口 Main.o）
make release -j8

# 构建全部工具
make -C Tools

# 只构建某一个
make -C Tools UnitTests
make -C Tools OffscreenChecks

# 清理（只删两个工具自己的 Build/，不动本体）
make -C Tools clean

# 看帮助
make -C Tools help

产物：

Tools/UnitTests/Build/UnitTests.exe
Tools/OffscreenChecks/Build/OffscreenChecks.exe

⚠️ 必须与本体保持同一套 ABI 开关：-fno-exceptions、-fno-rtti、 链接时 -flto -flto-partition=one。工具源码自身不加 -flto （否则 GCC 15.2.0 在 choose_baseaddr 处 ICE）。

⚠️ 头文件依赖用 -MMD -MP 跟踪：改头文件、增删源文件都会自动重编重链。 若出现"离奇的 undefined reference"，先 make -C Tools clean。

---

3. 工具一：UnitTests（纯逻辑，最快、最常用）

不创建窗口、不初始化 GUI，因此可以无限次在后台运行。

Tools\UnitTests\Build\UnitTests.exe              # 全部
... -only formula                                # 只跑名字含 formula 的用例
... -list                                        # 列出用例
... -report ..\Temp\tools\ut.txt                 # 指定报告路径

输出约定（便于脚本 / Agent 解析）：

[RUN ] formula_semantics
  [FAIL] <表达式>  (file:line)
SUMMARY checks=<n> failed=<m> cases=<k> result=<PASS|FAIL>

3.1 测试项

用例	覆盖内容	为什么重要
parse_fixed_corpus_matches_strtod	常见字面量（含 1e22、-0、1e-22）与 strtod 逐位相同	数值解析的基准线
parse_acceptance_semantics	空/空白/垃圾/尾随字符/十六进制浮点/inf/nan 的接受性	与改造前的宽松语义一致
parse_random_corpus_bit_exact	6 万条随机十进制串；≤15 位有效数字要求逐位相同，≤19 位允许 ≤1 ULP	「自写 strtod 替身」类优化的唯一验收标准
format_decimal_never_scientific	FormatDecimal* 永不输出科学计数法；FormatValue = %.6g	显示层硬约束
format_byte_size_and_frequency	单位后缀存在且无指数形式	单位格式化回归
text_trim_and_utf8_conversion	Trim / ToLowerAscii / Utf8ToWide / 大小写无关包含	文本基础
ticks_nice_step_and_build_ticks	NiceStep 落在 1/2/2.5/5×10ⁿ；BuildTicks 端点	标尺可读性
formula_syntax_acceptance	合法 / 非法写法（单独 f、2e、()、*2 …）	公式输入框的报错边界
formula_semantics	2^3^2=512、-2^2=-4、2^-1、e/pi、恒等	语法语义
formula_identity_helpers	f(t) ≡ 空串；HasFormula()；NormalizeFormulaText	第 32 轮「恒等公式卡死」的护栏
formula_program_matches_pointwise	批量求值 vs 逐点求值 逐位相同（8 条公式 × 4000 点）	常量折叠 / 幂次改写不许改数值
formula_invalid_falls_back_safely	非法公式原样返回采样值	写错公式不得让波形消失
transform_apply_order	公式→系数→绝对值→垂直镜像→Y 偏移；NaN 保持；水平镜像只改下标	变换顺序
transform_value_range_and_order_preserving	区间映射（含跨 0 取绝对值）与保序判定	Y 轴自适应
filter_moving_average_equivalence	1 阶 ≡ 单次、2 阶 ≡ 链式、常数信号不变	均值滤波多阶
dataset_group_access	AddGroup / GroupAt / Style(ref) 读写	数据层入口
dataset_formula_transform_cache	值域 + 逐分组极值 vs 逐点参考逐位相同；命中同指针；样式变化失效	第 32 轮核心缓存的正确性
stdio_mingw_vs_ucrt_formats	MinGW ANSI stdio 与系统 UCRT 的 printf 在本程序用到的全部格式上逐字符比对（13.6 万次调用）	评估“把 swprintf 交给 UCRT”是否可行（结论：0 字节，libstdc++ 强制开 MinGW 版本）
integer_replacement_matches_std	FormatInteger* 与 std::to_wstring / std::to_string 逐字符对照（含 LLONG_MIN/MAX、ULLONG_MAX）	全仓 78 处整数转换的语义护栏（它们已替代标准库，以去掉 printf 依赖）

3.2 验收标准

• 零失败（result=PASS）才算通过；
• 断言数量只增不减（当前 260 项 / 19 个用例）：删断言必须说明理由；
• 任何"为了让它过"而放宽的断言，必须在代码注释里写清依据。

---

4. 工具二：OffscreenChecks（真实渲染，隐藏窗口）

不显示窗口、不移动真实鼠标、不抢焦点：窗口 SW_HIDE 创建， "鼠标"通过 Application::HandleMouseMove() 注入合成消息， 像素从后备缓冲区读取（不是窗口 DC）。

Tools\OffscreenChecks\Build\OffscreenChecks.exe -list
... -all                                   # 依次跑全部检查
... -run smoke                             # 单个检查
... -run panels -mode record                # 记录面板像素基线
... -run panels -mode compare               # 与基线比对（重构前后 A/B）
... -run rowgeom -mode record                # 记录逐行几何基线（默认数据）
... -run rowgeom -mode compare               # 逐项比对几何（含每行每列矩形）
... -data "..\TestData\MF4-Record.MF4" -run rowgeom -mode record   # 566 行规模基线
... -run frames -frames 12                  # 连续抓 12 帧
... -data "..\TestData\MF4-Record.MF4" -run perf
... -out ..\Temp\tools\run1                 # 换输出目录（避免覆盖基线）
... -no-png                                 # 不落盘 PNG（只算哈希/耗时）

数据文件默认按顺序探测 TestData/ 里的 SCATTER_TEST.csv → [1].CSV → BIG_DATA.csv → Problem_Data.CSV； TestData/ 不入库，缺失时请用 -data 指定。

默认路径（数据 / 输出 / 报告）同时支持在 Tools/ 下运行和在仓库根目录运行 （两种写法会自动回退），因此下面两种调用等价：

cd Tools ; .\OffscreenChecks\Build\OffscreenChecks.exe -all
.\Tools\OffscreenChecks\Build\OffscreenChecks.exe -all

显式 -data / -out / -report 仍以当前工作目录为准。

4.1 检查项

检查	做了什么	断言 / 判据
smoke	建隐藏窗口 → 加载 → 显示 3 条信号 → 渲染 → 抓帧 → 落盘 smoke.png	客户区/绘图区尺寸合理、绘图区墨迹 > 1000 像素、同一状态连续两帧逐像素相同（渲染确定性）
frames	沿信号列表逐行移动"鼠标"，每帧抓图 + 区域哈希 + 耗时	平均帧 < 500ms、帧序列至少出现一次可见变化；输出 frame-XXX.png 供事后分析
panels	打开全部 7 个实验性面板（含双光标下的「选区截取」）	每个面板：功能已启用、有尺寸、必须被绘图区夹住、行数组与行数形状一致（按排版类别判定，见 §4.4）；-mode record 写 panels-baseline.txt，-mode compare 逐面板比对像素哈希 + 几何
panelscroll	全部信号合并到同一网格后，逐一滚动 7 种面板的内容区	可滚动时：滚到底/滚回顶、scrollOffset 夹到 maxScroll、滑块到达/返回轨道端点、内容区几何不动；不可滚动时不得出现滚动条。另守住行数组与行数形状一致
rowgeom	逐行几何基线：7 个面板按「细节 / 规模」两层导出全部矩形并比对	细节层（6 信号 1 网格、参数行展开、3 个固定点、折起+展开）导出每个矩形的每个字段共 983 条键；规模层（全部信号 1 网格，MF4 = 566 行）导出每面板 FNV-1a 摘要 + 行数。-mode record / -mode compare 双向比对（MISSING / ADDED / CHANGED）
edgestats	3 个阈值下的边沿计数（普通计数）+ 中心轴计数	与 Checks.cpp 内的独立参考实现（朴素逐点）逐位相等；同参数重复查询结果稳定
perf	整帧中位数、EdgePanelLayoutFor 单次耗时、198 个统计状态的整轮查询耗时	整帧 < 500ms、面板几何 < 200µs/次、统计查询 < 20µs/次；数字用于前后对比

4.2 像素基线的正确用法（A/B）

# 1) 改动前：记录基线（同一台机器、同一 DPI、同一数据文件）
OffscreenChecks.exe -run panels -mode record -out ..\Temp\tools\panel-before

# 2) 改代码 + 重新构建本体与工具

# 3) 改动后：用同一输出目录比对
OffscreenChecks.exe -run panels -mode compare -out ..\Temp\tools\panel-before

⚠️ 像素哈希是"本机、本 DPI、本数据文件"的基线，跨机器/跨缩放不可比。 它适合"我改了一处，其它像素有没有动"的本地 A/B，不适合入库当黄金图。

4.3 几何基线（rowgeom）与像素基线的分工

	像素基线（panels）	几何基线（rowgeom）
回答的问题	“用户看到的画面变了吗”	“哪个面板的哪一行哪一列变了吗”
粒度	整个面板区域一个哈希	每个矩形的每个字段（mean.rowNameRects[001]=x,y,w,h）
定位能力	只能告诉你“变了”	直接给出字段名、行号、新旧值
规模覆盖	固定场景	另加“全部信号 1 网格”（MF4 = 566 行）的摘要哈希

两者都要跑：像素基线防止“几何没变但画错了”，几何基线防止“画得没错但位置挪了”。

基线是检测器，不是黄金图：预期内的几何变化要重新 -mode record，并在提交信息里写明原因。

4.4 长度不变式为什幺要“按类别”判定

EdgePanelLayout::rowRefs 是重载字段：

• 列表式面板（均值/中心轴/弱峰/重采样/截取）：rowRefs[i] = 第 i 行的信号；
• 「自由标记」面板：rowRefs[i] = 第 i 个信号分组，真正的条目行在 markerRows， 且只填 rowNameRects / rowNameCloses，其余 12 列必须为空。

所以判据按 PanelStyleOf(kind).markerGroups 分流（见 Checks.cpp 里 panels 的注释）。 早先“18 列全等”的写法对 MARK 面板是错的，只因既有场景恰好未触发才没暴露。

4.5 输出（全部在 Temp/tools/，已 gitignore）

文件	内容
offscreen-report.txt	完整控制台输出（含 SUMMARY 行）
UnitTests-report.txt	单元测试报告
smoke.png / panels.png / perf.png	关键状态截图
frame-000.png …	连续帧（问题分析用）
panels-baseline.txt	面板像素基线（-mode record 生成）
rowgeom-baseline.txt	逐行几何明细基线（-mode record 生成，约 1000 条键）
rowgeom-scale-baseline.txt	规模场景的每面板摘要哈希（-mode record 生成，7 条键）

---

5. 怎么用它（按改动类型选最小集）

你改了什么	建议跑
任何数据层 / 解析 / 公式 / 变换	UnitTests.exe
绘图、面板、布局、缓存键	-run smoke -run panels（+ 需要时 -mode compare）
面板几何 / 行距 / 内边距 / 折起规则 / 布局算式	-run panels -mode compare + -run rowgeom -mode compare（改动前先 -mode record）
面板内容滚动 / 新增面板种类	-run panels -run panelscroll（大文件加 -data ..\TestData\MF4-Record.MF4）
边沿统计 / 中心轴 / 扫描预算	-run edgestats -run perf
性能相关	-run perf（前后各跑一次，比 us/query 与 median ms）
完全不确定影响面	-all（约几秒到几十秒）+ UnitTests.exe

用户明确要求：除非要求"全测一遍"，否则只跑针对性检查。

---

6. 新增一个检查 / 一个工具

6.1 新增离屏检查

1. 在 OffscreenChecks/Src/Checks.cpp 里写 int CheckXxx(Session&, const CheckOptions&)， 用 Expect() / ExpectEqual() 记录断言，末尾 return CheckFailed();
2. 在 AvailableChecks() 的列表里追加一行 { "xxx", "one-line summary", CheckXxx }
3. 在 README 的 §4.1 表格里补一行（必须）

6.2 新增工具

1. 建 Tools/<NewTool>/{Inc,Src}
2. 在 Tools/Makefile 的 TOOLS 里追加 <NewTool>（目录名 = 目标名）
3. 在本 README 的 §1 / §2 / §5 里补说明

---

7. 已知限制与坑

• 工具是白盒：OffscreenSupport.hpp 用 #define private public 放宽访问级别， 为了读后备缓冲区 / 直接调面板几何。产品接口不因测试而放宽。
• 必须先构建本体：工具链接 ../Build/Release/*.o，本体没构建会给出明确警告。
• 像素基线不可跨机复现：DPI、字体、主题不同则哈希不同。
• frames 里个别帧可能重复（鼠标落在筛选框/空白带），因此判据是"至少一次可见变化"。
• 窗口一律 SW_HIDE：不要为了"看看效果"改成显示窗口，那会占用用户屏幕。 需要看图请直接打开 Temp/tools/*.png。
• 进程退出用 std::_Exit()：Application / PlotView 是单例， 若走正常析构会在 GdiplusShutdown 之后访问 GDI+ 对象（历史退出码 0xC0000005）。
• 报告/截图不要提交：全部落在 Temp/（已忽略）。Tools/*/Build/ 也已忽略， 其它协作者本地 make -C Tools 即可重建。