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C++: ユニットテスト

最終更新：2026-08-31

レッスン49では、パフォーマンス最適化について学びました。

ここでは、ユニットテストについて学びます。

テスト可能なコードを書くことは、保守性の鍵です。

1. ユニットテストの基本

(1) 1.1 ユニットテストとは？

ユニットテスト（Unit Test）は最小単位（関数、クラス）のテストです。

利点：

(2) 1.2 テスティングフレームワーク

フレームワーク 説明
Google Test Google製、標準的
Catch2 ヘッダオンリ、使いやすい
Boost.Test Boostの一部
Doctest Catch2に似ている、高速

推奨： Google Test（標準的）または Catch2（手軽）

2. Google Test

(1) 2.1 Google Testのインストール

Linux:

BASH 
sudo apt-get install libgtest-dev

Windows: vcpkgまたは手動コンパイル。

(2) 2.2 基本的なテスト

▶ サンプル 2：コード例（難易度 ⭐）

TEXT 📖 参照専用 
#include <gtest/gtest.h>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

TEST(AddTest, Positive) {
    EXPECT_EQ(add(2, 3), 5);
}

TEST(AddTest, Negative) {
    EXPECT_EQ(add(-2, -3), -5);
}

int main(int argc, char** argv) {
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}

出力：

TEXT 📖 参照専用 
[==========] Running 2 tests from 1 test suite.
[ PASSED ] 2 tests.

3. アサーションマクロ

(1) 3.1 ASSERT vs EXPECT

マクロ 失敗時の動作
ASSERT_* 即座に停止（テスト全体）
EXPECT_* 継続（複数の検証）

推奨： EXPECT_*（より多くの情報を得られる）

(2) 3.2 よく使うマクロ

マクロ 説明
EXPECT_EQ(a, b) a == b
EXPECT_NE(a, b) a != b
EXPECT_LT(a, b) a < b
EXPECT_GT(a, b) a > b
EXPECT_TRUE(cond) 条件が真
EXPECT_FALSE(cond) 条件が偽
EXPECT_THROW(statement, exception_type) 例外を投げる

4. テストフィクスチャ

(1) 4.1 なぜ必要？

問題： テスト間で共通のコードがある。

解決策： テストフィクスチャ（testing::Test を継承）

(2) 4.2 例：テストフィクスチャでキューをテスト（難易度 ⭐⭐）

CPP 
#include <gtest/gtest.h>
#include <queue>

class QueueTest : public testing::Test {
protected:
    void SetUp() override {
        q.push(1);
        q.push(2);
        q.push(3);
    }
    
    void TearDown() override {
        // クリーンアップ（必要なら）
    }
    
    std::queue<int> q;
};

TEST_F(QueueTest, Size) {
    EXPECT_EQ(q.size(), 3);
}

TEST_F(QueueTest, Front) {
    EXPECT_EQ(q.front(), 1);
}

int main(int argc, char** argv) {
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}

5. テスト駆動開発（TDD）

(1) 5.1 TDDとは？

TDD（Test-Driven Development）はテストを先に書き、コードを後に書く手法です。

サイクル：

  1. テストを書く（失敗）
  2. コードを書く（成功）
  3. リファクタリング

(2) 5.2 例：TDDでスタックを実装（難易度 ⭐⭐⭐）

TEXT 📖 参照専用 
// 1. テストを書く
TEST(StackTest, PushAndPop) {
    Stack<int> s;
    s.push(42);
    EXPECT_EQ(s.pop(), 42);
}

// 2. 最小限の実装
template<typename T>
class Stack {
    std::vector<T> data;
public:
    void push(const T& x) { data.push_back(x); }
    T pop() { T x = data.back(); data.pop_back(); return x; }
};

6. 実践：クラスのテスト

▶ サンプル 1：完全なテスト例（難易度 ⭐⭐⭐）

CPP 
#include <gtest/gtest.h>
#include <string>

class Student {
    std::string name;
    int age;
    
public:
    Student(const std::string& name, int age) : name(name), age(age) {}
    
    std::string getName() const { return name; }
    int getAge() const { return age; }
};

TEST(StudentTest, Constructor) {
    Student s("田中", 20);
    EXPECT_EQ(s.getName(), "田中");
    EXPECT_EQ(s.getAge(), 20);
}

int main(int argc, char** argv) {
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}
▶ 試してみよう

▶ サンプル 3：エッジケースのテスト（難易度 ⭐⭐）

CPP 
#include <gtest/gtest.h>

int divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        throw std::invalid_argument("ゼロ除算");
    }
    return a / b;
}

TEST(DivideTest, NormalCase) {
    EXPECT_EQ(divide(10, 2), 5);
    EXPECT_EQ(divide(9, 3), 3);
}

TEST(DivideTest, EdgeCases) {
    EXPECT_EQ(divide(0, 5), 0);      // 分子がゼロ
    EXPECT_EQ(divide(5, 5), 1);      // 同じ値
    EXPECT_EQ(divide(-10, 2), -5);   // 分子が負
}

TEST(DivideTest, ExceptionOnZero) {
    EXPECT_THROW(divide(10, 0), std::invalid_argument);
}

int main(int argc, char** argv) {
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}
▶ 試してみよう

出力：

TEXT 📖 参照専用 
[==========] Running 3 tests from 1 test suite.
[ PASSED  ] 3 tests.

❓ よくある質問

Q：ユニットテストでバグを防げる？ A：いいえ。ユニットテストは特定の種類のエラーを防げます。統合テスト、システムテストも必要。

Q：テストコードと本番コードの比率は？ A：プロジェクトによりますが、テストコードの方が長いことも。

Q：プライベート関数をテストする？ A：- 1. パブリックインターフェースをテスト（推奨）

    1. FRIEND_TESTマクロでアクセス
    1. リファクタリングして関数を別クラスに抽出

📖 まとめ

トピック 要点
ユニットテスト 最小単位のテスト
Google Test 標準的なC++テスティング
アサーションマクロ EXPECT_* と ASSERT_*
テストフィクスチャ 共通コードの整理
TDD テストを先に書き、コードを後に書く

📝 練習問題

  1. 初級（難易度 ⭐）： add(a, b) 関数を書き、Google Testで3つのテストケースを書く：正の数、負の数、ゼロ。

  2. 中級（難易度 ⭐⭐）： isPalindrome 関数（文字列が回文か判定）を書く。5つのテストケース：true、false、空文字、大文字小文字、数字入力。

  3. 上級（難易度 ⭐⭐⭐）： 「銀行口座」クラス（deposit/withdraw/getBalance）を書き、ユニットテストを作成。正常、異常、並行性（オプション）をテスト。

次のレッスン：プロジェクト：住所録システム（#51）

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