单元测试
单元测试（模块测试）是开发者编写的一小段代码，用于检验被测代码的一个很小的、很明确的功能是否正确。通常而言，一个单元测试是用于判断某个特定条件（或者场景）下某个特定函数的行为。例如，你可能把一个很大的值放入一个有序list 中去，然后确认该值出现在list 的尾部。或者，你可能会从字符串中删除匹配某种模式的字符，然后确认字符串确实不再包含这些字符了。
单元测试是由程序员自己来完成，最终受益的也是程序员自己。可以这么说，程序员有责任编写功能代码，同时也就有责任为自己的代码编写单元测试。执行单元测试，就是为了证明这段代码的行为和我们期望的一致。
要进行充分的单元测试，应专门编写测试代码，并与产品代码隔离。个人认为，比较简单的办法是为产品工程建立对应的测试工程，为每个类建立对应的测试类，为每个函数（很简单的除外）建立测试函数。首先就几个概念谈谈个人的看法。
一般认为，在结构化程序时代，单元测试所说的单元是指函数，在当今的面向对象时代，单元测试所说的单元是指类。以个人的实践来看，以类作为测试单位，复杂度高，可操作性较差，因此仍然主张以函数作为单元测试的测试单位，但可以用一个测试类来组织某个类的所有测试函数。单元测试不应过分强调面向对象，因为局部代码依然是结构化的。单元测试的工作量较大，简单实用高效才是硬道理。
有一种看法是，只测试类的接口(公有函数)，不测试其他函数，从面向对象角度来看，确实有其道理，但是，测试的目的是找错并最终排错，因此，只要是包含错误的可能性较大的函数都要测试，跟函数是否私有没有关系。对于C++来说，可以用一种简单的方法区隔需测试的函数：简单的函数如数据读写函数的实现在头文件中编写(inline函数)，所有在源文件编写实现的函数都要进行测试(构造函数和析构函数除外)。
测试代码编写
数讲述单元测试的文章都是以Java为例，本文以C++为例，后半部分所介绍的单元测试工具也只介绍C++单元测试工具。下面的示例代码的开发环境是VC6.0。
产品类：
class CMyClass
{
public:
int Add(int i, int j);
CMyClass();
virtual ~CMyClass();
private:
int mAge; //年龄
CString mPhase; //年龄阶段，如"少年"，"青年"
};
建立对应的测试类CMyClassTester，为了节约编幅，只列出源文件的代码：
void CMyClassTester::CaseBegin()
{
//pObj是CMyClassTester类的成员变量，是被测试类的对象的指针，
//为求简单，所有的测试类都可以用pObj命名被测试对象的指针。
pObj = new CMyClass();
}
void CMyClassTester::CaseEnd()
{
delete pObj;
}
测试类的函数CaseBegin()和CaseEnd()建立和销毁被测试对象，每个测试用例的开头都要调用CaseBegin()，结尾都要调用CaseEnd()。
接下来，我们建立示例的产品函数：
int CMyClass::Add(int i, int j)
{
return i+j;
}
和对应的测试函数：
void CMyClassTester::Add_int_int()
{
}
把参数表作为函数名的一部分，这样当出现重载的被测试函数时，测试函数不会产生命名冲突。下面添加测试用例：
void CMyClassTester::Add_int_int()
{
//第一个测试用例
CaseBegin();{ //1
int i = 0; //2
int j = 0; //3
int ret = pObj->Add(i, j); //4
ASSERT(ret == 0); //5
}CaseEnd(); //6
}
第1和第6行建立和销毁被测试对象，所加的{}是为了让每个测试用例的代码有一个独立的域，以便多个测试用例使用相同的变量名。
第2和第3行是定义输入数据，第4行是调用被测试函数，这些容易理解，不作进一步解释。第5行是预期输出，它的特点是当实际输出与预期输出不同时自动报错，ASSERT是VC的断言宏，也可以使用其他类似功能的宏，使用测试工具进行单元测试时，可以使用该工具定义的断言宏。
示例中的格式显得很不简洁，2、３、4、5行可以合写为一行：ASSERT(pObj->Add(0, 0) == 0);但这种不简洁的格式却是个人极力推荐的，因为它一目了然，易于建立多个测试用例，并且具有很好的适应性，同时，也是极佳的代码文档，总之，个人建议：输入数据和预期输出要自成一块。
建立了第一个测试用例后，应编译并运行测试，以排除语法错误，然后，使用拷贝/修改的办法建立其他测试用例。由于各个测试用例之间的差别往往很小，通常只需修改一两个数据，拷贝/修改是建立多个测试用例的最快捷办法。
测试用例
下面说说测试用例、输入数据及预期输出。输入数据是测试用例的核心，个人对输入数据的定义是：被测试函数所读取的外部数据及这些数据的初始值。外部数据是对于被测试函数来说的，实际上就是除了局部变量以外的其他数据，个人把这些数据分为几类：参数、成员变量、全局变量、IO媒体。IO媒体是指文件、数据库或其他储存或传输数据的媒体，例如，被测试函数要从文件或数据库读取数据，那么，文件或数据库中的原始数据也属于输入数据。一个函数无论多复杂，都无非是对这几类数据的读取、计算和写入。预期输出是指：返回值及被测试函数所写入的外部数据的结果值。返回值就不用说了，被测试函数进行了写操作的参数(输出参数)、成员变量、全局变量、IO媒体，它们的预期的结果值都是预期输出。一个测试用例，就是设定输入数据，运行被测试函数，然后判断实际输出是否符合预期。下面举一个与成员变量有关的例子：
产品函数：
void CMyClass::Grow(int years)
{
mAge += years;
if(mAge < 10)
mPhase = "儿童";
else if(mAge <20)
mPhase = "少年";
else if(mAge <45)
mPhase = "青年";
else if(mAge <60)
mPhase = "中年";
else
mPhase = "老年";
}
测试函数中的一个测试用例：
CaseBegin();{
int years = 1;
pObj->mAge = 8;
pObj->Grow(years);
ASSERT( pObj->mAge == 9 );
ASSERT( pObj->mPhase == "儿童" );
}CaseEnd();
在输入数据中对被测试类的成员变量mAge进行赋值，在预期输出中断言成员变量的值。现在可以看到个人所推荐的格式的好处了吧，这种格式可以适应很复杂的测试。在输入数据部分还可以调用其他成员函数，例如：执行被测试函数前可能需要读取文件中的数据保存到成员变量，或需要连接数据库，个人把这些操作称为初始化操作。例如，上例中 ASSERT( ...)之前可以加pObj->OpenFile();。为了访问私有成员，可以将测试类定义为产品类的友元类。例如，定义一个宏：
#define UNIT_TEST(cls) friend class cls##Tester;
然后在产品类声明中加一行代码：
UNIT_TEST(ClassName)
。
下面谈谈测试用例设计。前面已经说了，测试用例的核心是输入数据。预期输出是依据输入数据和程序功能来确定的，也就是说，对于某一程序，输入数据确定了，预期输出也就可以确定了，至于生成/销毁被测试对象和运行测试的语句，是所有测试用例都大同小异的，因此，我们讨论测试用例时，只讨论输入数据。
前面说过，输入数据包括四类：参数、成员变量、全局变量、IO媒体，这四类数据中，只要所测试的程序需要执行读操作的，就要设定其初始值，其中，前两类比较常用，后两类较少用。显然，把输入数据的所有可能取值都进行测试，是不可能也是无意义的，我们应该用一定的规则选择有代表性的数据作为输入数据，主要有三种：正常输入，边界输入，非法输入，每种输入还可以分类，也就是平常说的等价类法，每类取一个数据作为输入数据，如果测试通过，可以肯定同类的其他输入也是可以通过的。下面举例说明：
-
正常输入: 例如字符串的Trim函数，功能是将字符串前后的空格去除，那么正常的输入可以有四类：前面有空格；后面有空格；前后均有空格；前后均无空格。
-
边界输入: 上例中空字符串可以看作是边界输入;再如一个表示年龄的参数，它的有效范围是0-100，那么边界输入有两个：0和100。
-
非法输入: 非法输入是正常取值范围以外的数据，或使代码不能完成正常功能的输入，如上例中表示年龄的参数，小于0或大于100都是非法输入，再如一个进行文件操作的函数，非法输入有这么几类：文件不存在；目录不存在；文件正在被其他程序打开；权限错误。
如果函数使用了外部数据，则正常输入是肯定会有的，而边界输入和非法输入不是所有函数都有。一般情况下，即使没有设计文档，考虑以上三种输入也可以找出函数的基本功能点。实际上，单元测试与代码编写是“一体两面”的关系，编码时对上述三种输入都是必须考虑的，否则代码的健壮性就会成问题。
白盒覆盖
上面所说的测试数据都是针对程序的功能来设计的，就是所谓的黑盒测试。单元测试还需要从另一个角度来设计测试数据，即针对程序的逻辑结构来设计测试用例，就是所谓的白盒测试。在个人看来，如果黑盒测试是足够充分的，那么白盒测试就没有必要，可惜“足够充分”只是一种理想状态，例如：真的是所有功能点都测试了吗？程序的功能点是人为的定义，常常是不全面的；各个输入数据之间，有些组合可能会产生问题，怎样保证这些组合都经过了测试？难于衡量测试的完整性是黑盒测试的主要缺陷，而白盒测试恰恰具有易于衡量测试完整性的优点，两者之间具有极好的互补性，例如：完成功能测试后统计语句覆盖率，如果语句覆盖未完成，很可能是未覆盖的语句所对应的功能点未测试。
白盒测试针对程序的逻辑结构设计测试用例，用逻辑覆盖率来衡量测试的完整性。逻辑单位主要有：语句、分支、条件、条件值、条件值组合，路径。语句覆盖就是覆盖所有的语句，其他类推。另外还有一种判定条件覆盖，其实是分支覆盖与条件覆盖的组合，在此不作讨论。跟条件有关的覆盖就有三种，解释一下：条件覆盖是指覆盖所有的条件表达式，即所有的条件表达式都至少计算一次，不考虑计算结果；条件值覆盖是指覆盖条件的所有可能取值，即每个条件的取真值和取假值都要至少计算一次；条件值组合覆盖是指覆盖所有条件取值的所有可能组合。个人做过一些粗浅的研究，发现与条件直接有关的错误主要是逻辑操作符错误，例如：||写成&&，漏了写!什么的，采用分支覆盖与条件覆盖的组合，基本上可以发现这些错误，另一方面，条件值覆盖与条件值组合覆盖往往需要大量的测试用例，因此，在个人看来，条件值覆盖和条件值组合覆盖的效费比偏低。个人认为效费比较高且完整性也足够的测试要求是这样的：完成功能测试，完成语句覆盖、条件覆盖、分支覆盖、路径覆盖。
关于白盒测试用例的设计，程序测试领域的书籍一般都有讲述，普通方法是画出程序的逻辑结构图如程序流程图或控制流图，根据逻辑结构图设计测试用例，这些是纯粹的白盒测试，不是个人想推荐的方式。个人所推荐的方法是：先完成黑盒测试，然后统计白盒覆盖率，针对未覆盖的逻辑单位设计测试用例覆盖它，例如，先检查是否有语句未覆盖，有的话设计测试用例覆盖它，然后用同样方法完成条件覆盖、分支覆盖和路径覆盖，这样的话，既检验了黑盒测试的完整性，又避免了重复的工作，用较少的时间成本达到非常高的测试完整性。不过，这些工作可不是手工能完成的，必须借助于工具，后面会介绍可以完成这些工作的测试工具。
单元测试工具
CppUnit，这是C++单元测试工具的鼻祖，免费的开源的单元测试框架。由于已有一众高人写了不少关于CppUnit的很好的文章，个人就不现丑了，想了解CppUnit的朋友，建议读一下Cpluser 所作的《CppUnit测试框架入门》，网址是：http://blog.csdn.net/cpluser/archive/2004/09/21/111522.aspx。该文也提供了CppUnit的下载地址。