問題背景

單元測試的核心挑戰：被測函數內部依賴外部資源（資料庫、網路服務、硬體介面等）。若不隔離依賴，測試將變得緩慢、不穩定、難以構造邊界條件。

典型場景：

class DataGetter {
    Client* m_ptr_client;
public:
    bool Run() {
        std::string data;
        bool ret = m_ptr_client->GetData(data); // 依賴 TCP 協議從服務端獲取數據
        // ... 處理 data ...
        return ret;
    }
};

直接測試 Run() 需啟動真實服務端、構造網路環境，極不現實。

打樁核心原理

利用 C++ 多態機制：將依賴抽象為介面（虛函數），運行時注入測試專用的「樁」實現，替換真實依賴。

1. 確保依賴方法為 virtual（或抽象介面類）。
2. 繼承依賴類，重寫目標方法，返回預設測試數據。
3. 構造時注入樁對象替換真實依賴。

手動打樁實現

// 真實依賴介面
class Client {
public:
    virtual ~Client() = default;
    virtual bool GetData(std::string& data) = 0;
};

// 手寫樁類
class StubClient : public Client {
    std::string presetData_;
    bool presetResult_;
public:
    StubClient(std::string data, bool result) : presetData_(std::move(data)), presetResult_(result) {}
    bool GetData(std::string& data) override {
        data = presetData_;
        return presetResult_;
    }
};

// 測試代碼
TEST(DataGetterTest, Run_ReturnsTrue_WhenDataValid) {
    DataGetter getter;
    getter.m_ptr_client = new StubClient("valid_data", true); // 注入樁
    EXPECT_TRUE(getter.Run());
    delete getter.m_ptr_client;
}

Google Mock 框架實戰

Google Mock (gMock) 是業界標準 C++ Mock 框架，自動生成 Mock 類，支援期望值設定、參數匹配、動作序列等高級功能。

基本用法

#include "client.h"
#include <gmock/gmock.h>

class MockClient : public Client {
public:
    MOCK_METHOD(bool, GetData, (std::string&), (override));
};

期望值設定與行為控制

TEST(DataGetterTest, Run_HandlesMultipleCalls) {
    auto mockClient = std::make_unique<MockClient>();
    DataGetter getter;
    getter.m_ptr_client = mockClient.get(); // 注入 Mock

    // 設定期望：呼叫 2 次，第 1 次返回成功與數據，第 2 次返回失敗
    EXPECT_CALL(*mockClient, GetData(testing::_))
        .Times(2)
        .WillOnce(testing::DoAll(
            testing::SetArgReferee<0>("first_response"),
            testing::Return(true)))
        .WillOnce(testing::DoAll(
            testing::SetArgReferee<0>("second_response"),
            testing::Return(false)));

    EXPECT_TRUE(getter.Run());  // 第 1 次呼叫
    EXPECT_FALSE(getter.Run()); // 第 2 次呼叫
}

常用 Matcher 與 Action

最佳實踐總結

• 依賴倒置：高層模組不應依賴低層模組，雙方依賴抽象介面。
• 構造函數注入：優先透過構造函數傳入依賴，而非 setter，確保對象創建即完整。
• 測試行為而非實現：驗證輸出結果與副作用，避免過度檢查內部調用細節。
• 命名規範：MethodName_Scenario_ExpectedResult，如 GetData_NetworkTimeout_ReturnsFalse。
• 避免測試邏輯過複雜：單元測試應簡單、快速、獨立、可重複執行。

參考資源

• Google Mock 官方文檔：github.com/google/googletest
• 《Effective C++》條款 18：介面設計易於正確使用，難以誤用
• 《單元測試的藝術》第 3 章：使用 Mock 物件隔離依賴