4. 编写第一个MATLAB单元测试

在 MATLAB 中编写单元测试，核心是围绕 matlab.unittest 框架展开。一个可运行的测试通常由三部分组成：测试类（组织测试的容器）、测试方法（具体验证逻辑）、断言（判断实际结果是否符合预期）。测试运行器则负责发现、执行并汇总这些测试。理解这四者的分工，是写出第一个可维护测试的前提。

测试类：用 classdef 组织测试

MATLAB 单元测试以类文件形式存在，文件名与类名一致，通常以 Test 结尾。测试类需要继承 matlab.unittest.TestCase，这是框架识别测试的入口。一个最小测试类结构如下：

classdef CalculatorTest < matlab.unittest.TestCase
    methods (Test)
        function testAddPositive(testCase)
            actual = add(2, 3);
            testCase.verifyEqual(actual, 5);
        end
    end
end

其中 methods (Test) 块是关键：只有放在该块中的方法才会被测试运行器识别为测试方法。普通方法块中的函数不会自动执行。类名、文件名、方法名都应具备描述性，便于失败时快速定位。

测试方法：命名与结构约定

测试方法通常以 test 开头，接收 testCase 作为第一个参数。这个参数不是普通输入，而是断言和测试夹具的调用入口。方法内部一般遵循“准备输入—调用被测代码—断言结果”的顺序，但不必写成固定三段式，关键是让每个测试只验证一个明确行为。

例如测试一个除法函数时，可以分别编写正常路径和异常路径：

methods (Test)
    function testDivideNormal(testCase)
        actual = divide(10, 2);
        testCase.verifyEqual(actual, 5);
    end

    function testDivideByZero(testCase)
        testCase.verifyError(@() divide(1, 0), 'MATLAB:divideByZero');
    end
end

这里 verifyError 验证的是“调用是否抛出指定标识符的错误”，而不是返回值。异常路径和正常路径应分开成独立测试方法，避免一个方法里混合多种判断，导致失败原因不清晰。

断言类型：verify、assert、fatalAssert 与 assume

MATLAB 提供多组断言，差别在于失败后的行为和是否继续执行。常见的有：

• verifyEqual、verifyTrue、verifyError 等 verify*：失败时记录失败，但继续执行当前测试方法中的后续断言，适合收集多个问题。
• assertEqual、assertTrue 等 assert*：失败时立即终止当前测试方法，适合前置条件不满足时不再继续。
• fatalAssert*：失败时终止整个测试运行，通常用于环境损坏等严重情况。
• assume*：条件不满足时标记为“过滤”而非失败，适合依赖特定平台或工具箱的测试。

选择原则可以概括为：普通结果校验优先用 verify；关键前置条件用 assert；环境级问题用 fatalAssert；条件不满足时用 assume。例如验证数值结果时，verifyEqual 支持容差参数：

testCase.verifyEqual(actual, expected, 'AbsTol', 1e-9);

浮点计算中直接比较相等往往不可靠，显式给出绝对或相对容差是更稳妥的做法。

测试运行器：发现与执行

写好测试类后，用 runtests 执行是最直接的方式：

results = runtests('CalculatorTest');
disp(results);

runtests 会返回一个结果数组，包含每个测试的通过、失败或未完成状态。若需要更细粒度控制，可以使用 matlab.unittest.TestSuite 和 matlab.unittest.TestRunner：

suite = testsuite('CalculatorTest');
runner = testrunner('textoutput');
results = runner.run(suite);

这种方式便于添加插件，例如生成 JUnit 风格报告、覆盖率报告或自定义输出。对于日常开发，runtests 已足够；当测试需要集成到持续集成流水线时，再引入 runner 和插件更合适。

从零到可运行：一个完整示例

假设有一个简单函数 add.m，返回两个数之和。测试类可以写成：

classdef AddTest < matlab.unittest.TestCase
    methods (Test)
        function testPositiveNumbers(testCase)
            testCase.verifyEqual(add(2, 3), 5);
        end

        function testNegativeNumbers(testCase)
            testCase.verifyEqual(add(-2, -3), -5);
        end

        function testZero(testCase)
            testCase.verifyEqual(add(0, 0), 0);
        end
    end
end

在命令行执行 runtests('AddTest')，若三个方法全部通过，结果会显示类似“3 Passed, 0 Failed”的汇总。若某个断言失败，输出会指出失败的方法名、期望值与实际值，便于快速定位。这里每个测试方法只验证一种输入情形，失败时不会互相干扰。

常见误区与检查点

• 方法未放入 (Test) 块：运行器不会发现，测试数量为 0。
• 忘记继承 TestCase：类无法被识别为测试类。
• 浮点结果直接用 verifyEqual 无容差：可能因微小误差误报失败，应加 'AbsTol' 或 'RelTol'。
• 一个方法里塞入过多断言：失败原因不清晰，建议按行为拆分。
• 异常路径未单独测试：只测正常路径会遗漏错误处理逻辑。