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C++如何实现带依赖注入的单元测试桩?(Mock对象替换)

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-02-22 17:51:29

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来源于php中文网

原创

std::unique_ptr是mock替换的起点,因其支持编译期多态注入:被测类需通过std::unique_ptr持有抽象接口依赖,构造时接受派生mock对象,从而实现零侵入替换。

c++如何实现带依赖注入的单元测试桩?(mock对象替换)

为什么 std::unique_ptr 是 Mock 替换的起点

因为 C++ 没有运行时类型擦除或反射,Mock 对象必须在编译期就“能被原对象位置接受”。最稳妥的方式是让被测类通过指针(尤其是智能指针)持有依赖,而不是直接聚合或值持有。否则你连替换入口都没有。

常见错误现象:class Service { Database db_; }; —— 这种写法下,Database 是硬编码的值类型成员,测试时根本没法塞进 MockDatabase

  • 把依赖改成 std::unique_ptr<database></database>std::shared_ptr<database></database>,并在构造函数中注入
  • 依赖接口必须是抽象基类(含纯虚函数),且析构函数为 virtual
  • 避免用 std::auto_ptr(已弃用)或裸指针(生命周期难管理)
  • 如果依赖来自单例或全局工厂,先解耦——把获取逻辑提到构造参数里

gmock 写 Mock 类时,EXPECT_CALL 的作用域容易错在哪

EXPECT_CALL 不是声明,而是“对后续某次调用的预期断言”,它绑定在当前 Mock 对象实例上,且默认只匹配一次。很多人以为写了就“一直生效”,结果测试跑过但实际没覆盖行为。

使用场景:验证被测代码是否按约定调用了依赖的某个方法,比如是否查了用户、是否发了通知。

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  • 每个 EXPECT_CALL(mock_obj, Method(...)) 默认只校验一次调用;多次调用需显式写 .Times(3).Times(::testing::AtLeast(1))
  • 如果被测逻辑可能不触发该调用(比如条件分支),要用 .Times(::testing::AnyNumber()) 或改用 ON_CALL 设默认返回
  • EXPECT_CALL 必须在被测代码执行前设置,否则会报 Uninteresting mock function call
  • 多个 EXPECT_CALL 对同一方法的设置,后设的会覆盖先设的(除非用 .WillOnce() 链式指定不同行为)

测试中传入 std::unique_ptr<mockx></mockx> 却提示类型不匹配?

这是因为 std::unique_ptr<mockx></mockx>std::unique_ptr<interfacex></interfacex> 是不同类型,不能隐式转换——哪怕 MockX 继承自 InterfaceX

性能 / 兼容性影响:强制转型(如 static_cast)可行但丑陋;更自然的做法是让被测类只认接口指针类型,构造时接受任意派生类的智能指针。

  • 被测类构造函数参数应为 std::unique_ptr<interfacex>&&</interfacex>,而非具体 Mock 类型
  • 创建 Mock 实例后,用 std::make_unique<mockx>()</mockx>,再 move 给被测类,编译器会自动向上转型
  • 别在测试里写 std::unique_ptr<mockx> ptr = std::make_unique<mockx>(); service = Service(std::move(ptr));</mockx></mockx> —— 这会编译失败;要写成 service = Service(std::make_unique<mockx>());</mockx>
  • 如果接口有 const 成员函数,Mock 类对应方法也必须加 const,否则 EXPECT_CALL 匹配失败

不用第三方库,手写轻量 Mock 的底线写法

不是所有项目都能引入 gtest/gmock,尤其嵌入式或遗留系统。这时候得靠虚函数 + 成员变量控制行为,核心是“可观察”和“可配置”。

可给出简短示例:

class MockLogger : public ILogger {
public:
  mutable bool log_called = false;
  mutable std::string last_msg;
  void log(const std::string& msg) const override {
    log_called = true;
    last_msg = msg;
  }
};
  • mutable 标记状态变量,允许 const 成员函数修改(适配 const 接口)
  • 避免在 Mock 中做复杂逻辑(比如文件写入、线程 sleep),否则测试变慢且不稳定
  • 如果需要模拟异常,加一个 bool should_throw = false;,在方法里 if (should_throw) throw ...;
  • 手写 Mock 不处理调用次数、参数匹配等高级功能,所以仅适用于逻辑简单、路径明确的单元测试

真正麻烦的从来不是写 Mock,而是让被测类愿意接受它——接口设计、依赖生命周期、const 正确性,这些地方漏掉一个,桩就插不进去。

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