软件测试之单元测试

一、什么是单元测试？

单元测试是指，对软件中的最小可测试单元在与程序其他部分相隔离的情况下进行检查和验证的工作，这里的最小可测试单元通常是指函数或者类；单元测试属于最严格的软件测试手段，是最接近代码底层实现的验证手段，可以在软件开发的早期以最小的成本保证局部代码的质量。另外，单元测试都以自动化的方式执行，所以在大量回归测试的场景下执行单元测试，更能提高测试效率，另外，也可以帮助开发工程师改善代码的设计与实现。

代码的基本特征：

单元测试的对象是代码，代码的开发语言多种多样，程序的功能也千变万化，但是其基本特征还是顺序执行、条件分支、循环处理和函数调用等最基本的逻辑控制。

代码产生错误的原因：

如果有代码分类遗漏，就会产生缺陷；如果代码分类错误，也会产生缺陷;如果代码分类正确也没有遗漏，但是代码分类时的处理逻辑错误，也同样会产生缺陷。在具体的工程实践中，开发工程师为了设计并实现逻辑功能正确的代码，通常会有如下的考虑过程。

1、如果要实现正确的逻辑功能，会有哪几种正常的输入?
2、是否有需要特殊处理的多种边界输入?
3、各种非法输入的可能性有多大?如何处理？

这里，黑盒测试的“等价类”，这些开发工程师眼中的代码“功能点”，就是单元测试（白盒测试）的“等价类”。

二、单元测试用例

单元测试的用例是一个“输入数据”和“预期输出”的集合；测试人员需要针对确定的输入，根据逻辑功能推算出预期正确的输出，并且以执行被测试代码的方式进行验证。输入数据不仅仅是函数的入参，同样输出数据也不仅仅是函数的返回值那么简单。

输入数据：

1、被测函数的输入参数;
2、被测函数内部需要读取的全局静态变量；
3、被测函数内部需要读取的成员变量；
4、在函数内部调用子函数获得的数据;
5、在函数内部调用子函数改写的数据;
6、嵌入式系统中，在中断调用时改写的数据:
......

预期输出：

1、被测函数的返回值;
2、被测函数的输出参数;
3、被测函数所改写的成员变量:
4、被测函数所改写的全局变量;
5、被测函数中进行的文件更新;
6、被测函数中进行的数据库更新:
7、被测函数中进行的消息队列更新:
8、被测试函数中调用的其他函数:
......

三、驱动代码与桩代码

驱动代码指调用被测函数的代码；在单元测试中，驱动模块通常包括调用被测函数前的数据准备、调用被测函数以及验证结果三个步骤。

桩代码是用来代替真实代码的临时代码；如某个函数A调用一个尚未完成的函数B，为了对函数A的逻辑进行测试，模拟一个函数B，B就是桩代码。为了实现对A的全路径覆盖，需要控制不同测试用例中函数B的返回值。

桩代码的编写：

编写桩代码通常需要遵守的原则：

1、桩函数要具有与原函数完全相同的原型，仅仅内部实现不同，这样测试代码才能正确链接到桩函数。

2、用于实现隔离和补充的桩函数比较简单，只须保持原函数的声明，并加一个空的实现即可，目的是通过编译和链接。

3、实现控制功能的桩函数是应用最广泛的，要根据测试用例的需要，输出合适的数据作为被测函数的内部输入。

四、单元测试的自动化

单元测试阶段的“自动化”内涵不仅指测试用例执行的自动化，还包含以下方面：  

1、测试用例框架代码的自动生成;
2、部分测试输入数据的自动生成;
3、桩代码的自动生成;
4、被测代码的自动静态分析；
5、测试覆盖率的自动统计与分析；
6、单元测试用例的自动执行。