(术语域测试(Field test)意思是在软件投入使用以后，针对某个领域所作的所有测试活动)

　　这个图表并不表示开发人员不应该进行后阶段的测试活动，这次测试活动仍然是必须的。它的真正意思是尽可能早的排除尽可能多的Bug可以减少后阶段测试的费用。

　　其他的一些图表显示高达50%的维护工作量被花在那些总是会有的Bug的修改上面。如果这些Bug在开发阶段被排除掉的话，这些工作量就可以节省下来。当考虑到软件维护费用可能会比最初的开发费用高出数倍的时候，这种潜在的对50%软件维护费用的节省将对整个软件生命周期费用产生重大的影响。

结论

　　经验表明一个尽责的单元测试方法将会在软件开发的某个阶段发现很多的Bug，并且修改它们的成本也很低。在软件开发的后期阶段，Bug的发现并修改将会变得更加困难，并要消耗大量的时间和开发费用。无论什么时候作出修改都要进行完整的回归测试，在生命周期中尽早地对软件产品进行测试将使效率和质量得到最好的保证。 在提供了经过测试的单元的情况下，系统集成过程将会大大地简化。开发人员可以将精力集中在单元之间的交互作用和全局的功能实现上，而不是陷入充满很多Bug的单元之中不能自拔。

　　使测试工作的效力发挥到最大化的关键在于选择正确的测试策略，这其中包含了完全的单元测试的概念，以及对测试过程的良好的管理，还有适当地使用象AdaTEST和Cantata这样的工具来支持测试过程。这些活动可以产生这样的结果：在花费更低的开发费用的情况下得到更稳定的软件。更进一步的好处是简化了维护过程并降低了生命周期的费用。有效的单元测试是推行全局质量文化的一部分，而这种质量文化将会为软件开发者带来无限的商机。

单元测试的优点

1、它是一种验证行为。
    程序中的每一项功能都是测试来验证它的正确性。它为以后的开发提供支缓。就算是开发后期，我们也可以轻松的增加功能或更改程序结构，而不用担心这个过程中会破坏重要的东西。而且它为代码的重构提供了保障。这样，我们就可以更自由的对程序进行改进。

2、它是一种设计行为。
    编写单元测试将使我们从调用者观察、思考。特别是先写测试（test-first），迫使我们把程序设计成易于调用和可测试的，即迫使我们解除软件中的耦合。

3、它是一种编写文档的行为。
    单元测试是一种无价的文档，它是展示函数或类如何使用的最佳文档。这份文档是可编译、可运行的，并且它保持最新，永远与代码同步。

4、它具有回归性。
    自动化的单元测试避免了代码出现回归，编写完成之后，可以随时随地的快速运行测试。

单元测试的范畴

    如果要给单元测试定义一个明确的范畴，指出哪些功能是属于单元测试，这似乎很难。但下面讨论的四个问题，基本上可以说明单元测试的范畴，单元测试所要做的工作。

1、 它的行为和我期望的一致吗？
    这是单元测试最根本的目的，我们就是用单元测试的代码来证明它所做的就是我们所期望的。

2、 它的行为一直和我期望的一致吗？
    编写单元测试，如果只测试代码的一条正确路径，让它正确走一遍，并不算是真正的完成。软件开发是一个项复杂的工程，在测试某段代码的行为是否和你的期望一致时，你需要确认：在任何情况下，这段代码是否都和你的期望一致；譬如参数很可疑、硬盘没有剩余空间、缓冲区溢出、网络掉线的时候。

3、 我可以依赖单元测试吗？
    不能依赖的代码是没有多大用处的。既然单元测试是用来保证代码的正确性，那么单元测试也一定要值得依赖。

4、 单元测试说明我的意图了吗？
    单元测试能够帮我们充分了解代码的用法，从效果上而言，单元测试就像是能执行的文档，说明了在你用各种条件调用代码时，你所能期望这段代码完成的功能。

不写测试的借口

    到这里，我们已经列举了使用单元测试的种种理由。也许，每个人都同意，是的，该做更多的测试。这种人人同意的事情还多着呢，是的，该多吃蔬菜，该戒烟，该多休息，该多锻炼……这并不意味着我们中的所有人都会这么去做，不是吗？

1、 编写单元测试太花时间了。
    我们知道，在开发时越早发现BUG，就能节省更多的时间，降低更多的风险。
    下图表摘自<<实用软件度量>>(Capers Jones，McGraw-Hill 1991)，它列出了准备测试，执行测试，和修改缺陷所花费的时间(以一个功能点为基准)，这些数据显示单元测试的成本效率大约是集成测试的两倍，是系统测试的三倍(参见条形图)。

    术语：域测试(Field test)意思是在软件投入使用以后，针对某个领域所作的所有测试活动。
    如果你仍然认为在编写产品代码的时候，还是没有时间编写测试代码，那么请先考虑下面这些问题：
        1）、对于所编写的代码，你在调试上面花了多少时间。
        2）、对于以前你自认为正确的代码，而实际上这些代码却存在重大的bug，你花了多少时间在重新确认这些代码上面。
        3）、对于一个别人报告的bug，你花了多少时间才找出导致这个bug 的源码位置。
    回答完这些问题，你一定不再以“太花时间”作为拒绝单元测试的借口。

2、 运行测试的时间太长了。
    合适的测试是不会让这种情况发生的。实际上，大多数测试的执行都是非常快的，因此你在几秒之内就可以运行成千上万个测试。但是有时某些测试会花费很长的时间。这时，需要把这些耗时的测试和其他测试分开。通常可以每天运行这种测试一次，或者几天一次。

3、 测试代码并不是我的工作。
    你的工作就是保证代码能够正确的完成你的行为，恰恰相反，测试代码正是你不可缺少的工作。

4、 我并不清楚代码的行为，所以也就无从测试。
    如果你实在不清楚代码的行为，那么估计现在并不是编码的时候。如果你并不知道代码的行为，那么你又如何知道你编写的代码是正确的呢?

5、 但是这些代码都能够编译通过。
    我们前面已经说过，代码通过编译只是验证它的语法通过。但并不能保证它的行为就一定正确。

6、 公司请我来是为了写代码，而不是写测试。
    公司付给你薪水是为了让你编写产品代码，而单元测试大体上是一个工具，是一个和编辑器、开发环境、编译器等处于同一位置的工具。

7、 如果我让测试员或者QA（Quality Assurance）人员没有工作，那么我会觉得很内疚。

    你并不需要担心这些。请记住，我们在此只是谈论单元测试，而它只是一种针对源码的、低层次的，为程序员而设计的测试。在整个项目中，还有其他的很多测试需要这些人来完成，如：功能测试、验收测试、性能测试、环境测试、有效性测试、正确性测试、正规分析等等。

8、 我的公司并不会让我在真实系统中运行单元测试。
    我们所讨论的只是针对开发者的单元测试。也就是说，如果你可以在其他的环境下（例如在正式的产品系统中）运行这些测试的话，那么它们就不再是单元测试，而是其他类型的测试了。实际上，你可以在你的本机运行单元测试，使用你自己的数据库，或者使用mock 对象。

测试代码编写

　　多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老纳极力推荐的，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，老纳建议：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，老纳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，老纳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。现在可以看到老纳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，老纳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。在老纳看来，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。老纳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，在老纳看来，条件值覆盖和条件值组合覆盖的效费比偏低。老纳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。做过单元测试的朋友恐怕会对老纳提出的测试要求给予一个字的评价：晕！或者两个字的评价：狂晕！因为这似乎是不可能的要求，要达到这种测试完整性，其测试成本是不可想象的，不过，出家人不打逛语，老纳之所以提出这种测试要求，是因为利用一些工具，可以在较低的成本下达到这种测试要求，后面将会作进一步介绍。

　　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，不是老纳想推荐的方式。老纳所推荐的方法是：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

　　现在开始介绍单元测试工具，老纳只介绍三种，都是用于C++语言的。
　　首先是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，老纳就不现丑了，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。

　　然后介绍C++Test，这是Parasoft公司的产品。［C++Test是一个功能强大的自动化C/C++单元级测试工具，可以自动测试任何C/C++函数、类，自动生成测试用例、测试驱动函数或桩函数，在自动化的环境下极其容易快速的将单元级的测试覆盖率达到100%］。［］内的文字引自http://www.superst.com.cn/softwares_testing_c_cpptest.htm，这是华唐公司的网页。老纳想写些介绍C++Test的文字，但发现无法超越华唐公司的网页上的介绍，所以也就省点事了，想了解C++Test的朋友，建议访问该公司的网站。华唐公司代理C++Test，想要购买或索取报价、试用版都可以找他们。

　　最后介绍Visual Unit，简称VU，这是国产的单元测试工具，据说申请了多项专利，拥有一批创新的技术，不过老纳只关心是不是有用和好用。［自动生成测试代码 快速建立功能测试用例 程序行为一目了然 极高的测试完整性 高效完成白盒覆盖 快速排错 高效调试 详尽的测试报告］。［］内的文字是VU开发商的网页上摘录的，网址是：http://www.unitware.cn。前面所述测试要求：完成功能测试，完成语句覆盖、条件覆盖、分支覆盖、路径覆盖，用VU可以轻松实现，还有一点值得一提：使用VU还能提高编码的效率，总体来说，在完成单元测试的同时，编码调试的时间还能大幅度缩短。算了，不想再讲了，老纳显摆理论、介绍经验还是有兴趣的，因为可以满足老纳好为人师的虚荣心，但介绍工具就觉得索然无味了，毕竟工具好不好用，合不合用，要试过才知道，还是自己去开发商的网站看吧，可以下载演示版，还有演示课件。