9、模拟(Mock)对象基础：什么是Mock、为什么需要Mock、手动实现简单的Mock

好，咱们今天聊点实在的——Mock。

我记得刚入行那会儿，写了个串口驱动模块，自测跑得飞起。结果一集成到主工程，整个系统直接崩了。查了两天，发现是底层硬件寄存器没初始化。那时候我就想：要是能有个东西，让我在测试时“假装”硬件已经就绪，该多好？

嗯，这就是Mock的起源。

什么是Mock？

说白了，Mock就是一个“替身”。

在单元测试里，我们测试的是某个函数或模块。但这个模块往往会调用别的模块——比如调用硬件接口、调用数据库、调用网络服务。这些外部依赖，在测试环境里要么没有，要么不稳定，要么跑起来太慢。

Mock就是造一个假的实现，替换掉这些外部依赖。

举个例子：

// 真实硬件接口
int read_temperature_sensor(void) {
    // 操作I2C寄存器，读取温度
    return i2c_read(0x48, 0x00);
}

// Mock版本
int mock_read_temperature_sensor(void) {
    return 25;  // 固定返回25度
}

你看，测试时把真实函数替换成Mock，就能控制返回值了。这样你测试上层逻辑时，就不用关心硬件到底有没有接好。

为什么需要Mock？

我在项目中遇到过好几次这样的场景：

• 依赖还没写好——团队并行开发，你负责模块A，但模块B还没写完。没有Mock，你只能干等。
• 环境不稳定——测试要连数据库，但数据库经常挂。用Mock后，测试再也不依赖数据库了。
• 执行太慢——每次测试都要写文件、读文件，一个用例跑3秒。用Mock后，3毫秒搞定。
• 难以构造异常场景——你想测试“传感器断线”的情况，但真实传感器很难断线。用Mock，直接返回一个错误码就行。

你想想看，如果没有Mock，你的单元测试会变成什么？

它会变成集成测试。每次跑测试都要启动整个系统，部署环境，配置网络……那还叫“单元”测试吗？

手动实现简单的Mock

很多同学一上来就上Mock框架，比如CMock、Unity Mock。但我建议你先手写几次Mock，理解它的本质。

为什么？因为框架只是工具，原理才是根本。你懂了原理，遇到框架解决不了的问题，还能自己造轮子。

场景：温度报警系统

假设我们有这样一个模块：

// temperature_alarm.h
int check_temperature(void);  // 返回0表示正常，1表示报警

// temperature_alarm.c
#include "temperature_alarm.h"
#include "sensor.h"  // 外部依赖

int check_temperature(void) {
    int temp = read_temperature_sensor();
    if (temp > 50) {
        return 1;  // 报警
    }
    return 0;
}

这里的 read_temperature_sensor() 是外部依赖。我们要测试 check_temperature()，就必须Mock掉这个传感器函数。

第一步：让代码可测试

很多C代码写死了函数调用，没法替换。我们需要加一层“间接层”。

// sensor.h
typedef int (*sensor_read_func_t)(void);

// 默认使用真实传感器
int real_read_temperature(void);

// 允许外部设置Mock函数
void set_sensor_read_func(sensor_read_func_t func);

// sensor.c
static sensor_read_func_t s_sensor_func = real_read_temperature;

void set_sensor_read_func(sensor_read_func_t func) {
    s_sensor_func = func;
}

int read_temperature_sensor(void) {
    return s_sensor_func();
}

嗯，这里要注意：我们用了函数指针。这样测试时就能把真实函数替换成Mock函数。

第二步：编写Mock函数

// test_temperature_alarm.c
#include "temperature_alarm.h"
#include "sensor.h"

// Mock函数：固定返回高温
int mock_read_high_temp(void) {
    return 60;
}

// Mock函数：固定返回正常温度
int mock_read_normal_temp(void) {
    return 25;
}

void test_check_temperature_should_alarm_when_high(void) {
    set_sensor_read_func(mock_read_high_temp);
    int result = check_temperature();
    // 断言：应该报警
    assert(result == 1);
}

void test_check_temperature_should_normal_when_ok(void) {
    set_sensor_read_func(mock_read_normal_temp);
    int result = check_temperature();
    // 断言：应该正常
    assert(result == 0);
}

你看，就这么简单。没有框架，没有宏，就是纯C代码。

第三步：验证交互

Mock不仅能控制返回值，还能验证“是否被调用过”、“调用了多少次”。

// 带计数功能的Mock
static int g_mock_call_count = 0;

int mock_read_with_count(void) {
    g_mock_call_count++;
    return 25;
}

void test_check_temperature_should_call_sensor_once(void) {
    g_mock_call_count = 0;
    set_sensor_read_func(mock_read_with_count);
    
    check_temperature();
    
    // 验证：传感器只被调用了一次
    assert(g_mock_call_count == 1);
}

这就是Mock的另一个重要能力——行为验证。不光看结果对不对，还要看过程对不对。

Mock的核心要素

总结一下，手动实现Mock需要三个东西：

要素	说明	代码示例
可替换性	代码必须支持替换依赖	函数指针、弱符号、条件编译
可控返回值	Mock函数能返回预设值	固定返回值、查表返回
可验证交互	能检查调用次数、参数	全局计数器、参数记录

知识体系图

下面这张图，帮你理清Mock在整个测试体系中的位置：

从图上你能看到：Mock不是唯一的测试替身。Stub只负责返回固定值，Fake是轻量级实现，Spy记录调用信息。而Mock，既要控制返回值，又要验证交互行为。

这也是为什么我说“手动实现一次Mock”很重要——你亲手写了计数、验证逻辑，才能真正理解Mock和Stub的区别。

好了，关于Mock的基础就聊到这儿。记住一句话：Mock不是目的，可测试性才是。你写Mock，是为了让代码更容易被测试，而不是为了Mock而Mock。

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