《C++代码整洁之道：C++17 可持续软件开发模式实践》 —2.3　单元测试

2.3　单元测试

没有测试的“重构”不能称之为重构，它仅仅是到处移动垃圾代码。

                    —Corey Haines (@coreyhaines), December 20, 2013, on Twitter

单元测试是一小段代码，在特定上下文环境中，单元测试能够执行产品的一部分代码。单元测试能够在很短的时间内，展示出你的代码是否达到了预期的运行结果。如果单元测试覆盖率非常高，那么，你就可以在很短的时间内，检查正在开发的系统的所有组件是否运行正常。单元测试有许多优点：

大量的调查和研究已经证明，在软件部署运行以后修复bug的代价，比在单元测试阶段修复bug的代价要高得多。

单元测试能够给出关于整个代码库（已经写了单元测试的那一部分代码)的即时反馈，如果单元测试覆盖率足够高（大约100%），开发人员在几秒钟内就能知道代码库中的代码是否能够正常运行。

单元测试让开发人员有足够的信心重构代码，而不必担心因重构而带来的错误。事实上，没有单元测试的重构是非常危险的，严格来讲，不能称之为重构。

高覆盖率的单元测试，可以有效防止陷入耗时和让人手足无措的代码调试中，可以大大降低长时间使用调试器调试的问题。当然，没有人能够完全避免使用调试器调试。调试器可以用来分析细微的问题，或者找出执行失败的单元测试的原因。但是，调试器不应该是确保代码质量的关键工具。

单元测试是一种可以被执行的产品文档，因为单元测试精确地展现了代码是如何被设计和使用的。可以说，单元测试是一组非常有用的示例代码。

单元测试可以很容易地检测回归测试的代码，也就是说，单元测试能够很快地检查更改代码后引发的异常。

单元测试可以促进实现整洁且良好的接口，可以帮助开发人员避免文件间不必要的依赖关系。可测试性的设计也是良好的可用性的设计，也就是说，如果一段代码可以很容易地与测试夹具集成，那么，这段代码通常也可以很容易地集成到产品的代码。

单元测试能够促进开发。

上述提到的最后一个优点看似是矛盾的，这里做一下解释，单元测试能够促进开发—这似乎是不可能的事情，也不合乎正常的逻辑。

毫无疑问，编写单元测试意味着成本的投入。首先，最重要的是，管理者只看到了这种成本的投入，却并不明白为什么开发人员应该为测试投入时间。特别是在项目的开始阶段，单元测试对开发速度的促进几乎是看不见的。在项目的早期阶段，当系统的复杂度较低并且大部分组件都工作得很好的时候，编写单元测试看起来只是无意义的付出。但是，时代正在改变……

当系统变得越来越庞大（超过100 000行代码量）且系统复杂度增加时，理解和验证系统变得越来越困难（还记得我在第1章描述的软件熵吗？）。通常，当不同开发团队中的许多开发人员协同开发一个庞大的系统时，他们每天都要面对其他开发者编写的代码，如果没有单元测试，这将成为一项令人沮丧的工作。我确信，团队中的每个人都知道那些愚蠢的、无休止的调试，在单步模式中一遍又一遍地调试代码，同时一次又一次地分析变量的值……这非常浪费时间！并且，这也将大大降低开发速度。

特别是在软件开发的中后期，以及在产品交付后的维护阶段，良好的单元测试会展现出它们积极的一面。在编写单元测试后的几个月或几年里，当一个组件或产品的API需要更改或扩展的时候，单元测试能够最大程度地节省时间。

如果单元测试覆盖率很好，那么开发人员编辑一段自己写的代码或别人写的代码，影响不会太大。良好的单元测试有助于开发人员快速理解另一个人编写的代码，即使这段代码是在三年前编写的。如果单元测试失败，通过失败的信息，能够准确知道失败的地方。开发人员可以相信，如果所有的单元测试都通过了，那么所有的函数都可以正常运行，烦人的调试就会变得不常见。调试主要用于分析那些错误现象不直观的失败的单元测试，这将是一件很有趣的事情。单元测试具有正向的促进作用，能给我们带来更快更好的结果，开发人员也将对基础代码有更大的信心，并对此感到满意。如果更改需求或加入新的特性呢？也没有问题，因为单元测试能够快速、频繁地完成产品的单元测试，并且能够保证产品的质量。

单元测试框架

C++的单元测试框架有很多种，例如：CppUnit、Boost.Test、CUTE、Goole Test等。

一般而言，几个单元测试框架的集合称为xUnit，所有遵循所谓的xUnit的基本设计的单元测试的框架，其结构和功能都是从Smalltalk的SUnit继承而来的。抛开实际情况不谈，本章内容没有涉及某个单元测试框架，因为本章内容适用于一般的单元测试，单元测试框架完整而详细的对比内容将超出本书的范围。进一步讲，选择一个合适的单元测试框架取决于很多因素。例如，如果以最小的工作量和最快的速度添加新的单元测试，对你来说是非常重要的，那么，最小的工作量和最快的速度将成为你选择单元测试框架的主要因素。