unit-testing - 证明单元测试的正确性

Question

我正在创建一个用于学习目的的图形框架。我正在使用 TDD 方法，所以我正在编写很多单元测试。但是，我仍在想办法证明我的单元测试的正确性

比如我有这个类(不包括实现，我已经简化了)

public class SimpleGraph(){
 //Returns true on success
 public boolean addEdge(Vertex v1, Vertex v2) { ... }

 //Returns true on sucess
 public boolean addVertex(Vertex v1) { ... }
}

我也创建了这个单元测试

@Test
public void SimpleGraph_addVertex_noSelfLoopsAllowed(){
 SimpleGraph g = new SimpleGraph();
 Vertex v1 = new Vertex('Vertex 1');
 actual = g.addVertex(v1);
 boolean expected = false;
 boolean actual = g.addEdge(v1,v1);
 Assert.assertEquals(expected,actual);
}

好吧，太棒了。这里只有一个症结，我已经证明这些功能仅适用于这种情况。然而，在我的图论类(class)中，我所做的只是在数学上证明定理(归纳、矛盾等)。

所以我想知道有没有办法在数学上证明我的单元测试的正确性？那么有没有好的做法呢。因此，我们正在测试该单元的正确性，而不是针对某个特定结果进行测试。

Answer 1

不。单元测试不会试图证明一般情况下的正确性。他们应该测试具体的例子。我们的想法是选择足够多的代表性示例，如果出现错误，它可能会被一个或多个测试发现，但您不能确保以这种方式捕获所有错误。例如，如果您正在对 add 函数进行单元测试，您可能会测试一些正数、一些负数、一些大数和一些小数，但是单独使用这种方法，您会很幸运地发现这种实现不起作用的情况:

int add(int a, int b) {
    if (a == 1234567 && b == 2461357) { return 42; }
    return a + b;
}

但是，您可以通过结合单元测试和 code coverage 来发现此错误。然而，即使有 100% 的代码覆盖率，也可能存在未被任何测试捕获的逻辑错误。

可以证明代码的正确性。它被称为 formal verification ，但这不是单元测试的用途。除了最简单的软件外，其他所有软件都这样做成本很高，因此在实践中很少这样做。