Почему я не могу изменить значение свойства фиктивного объекта, которое не было настроено?

Без настройки свойство невозможно установить. Чтобы сделать это визуально, оно будет действовать как следующее свойство:

int SecondInput { set {} get => default; }

Поэтому он всегда будет возвращать 0. Если вы хотите, чтобы все имитируемые свойства действовали как реальные свойства, вы также можете вызвать SetupAllProperties() на своем макете, чтобы быстро настроить желаемое поведение.

Этот вопрос, а также ответ от NotFound предполагают, что тестируемый API может быть улучшен.

Вместо того, чтобы использовать Moq для предоставления экземпляра IUserInput, почему бы вам не создать правильный класс?

public sealed class UserInput : IUserInput
{
    public int FirstInput { get; set; }
    public int SecondInput { get; set; }
}

Это делает тест более простым и надежным:

[Fact]
public void AddByUserInput()
{
    var userInput = new UserInput { FirstInput = 1, SecondInput = 1 };
    var calculatorCore = new CalculatorCore(userInput);

    var actual = calculatorCore.AddByUserInput();

    Assert.Equal(4, actual);
}

В самом деле, если вы это сделали, то зачем вам интерфейс?

Какова цель интерфейса с двумя свойствами? Интерфейс — это способ внедрить полиморфизм в код C#, но сколько существует допустимых способов реализовать свойство чтения/записи? Вам действительно нужно изменить это поведение?

Как следует из ответа NotFound, существует несколько неправильных способов реализации интерфейса типа IUserInput, но в большинстве случаев только один полезный способ.

Таким образом, если у вас нет веских причин сохранить интерфейс, измените CalculatorCore, чтобы в качестве входных данных использовался конкретный класс:

public class CalculatorCore : ICalculatorBase
{
    private readonly UserInput _input;

    public CalculatorCore(UserInput input)
    {
        _input = input;
    }

    public int AddByUserInput()
    {
        _input.SecondInput += 2;
        return _input.FirstInput + _input.SecondInput;
    }
}

или, возможно, решить проблему Feature Envy , применив рефакторинг Move Method:

public sealed class UserInput
{
    public int FirstInput { get; set; }
    public int SecondInput { get; set; }

    public int AddByUserInput()
    {
        SecondInput += 2;
        return FirstInput + SecondInput;
    }
}

Это еще больше упрощает тест:

[Fact]
public void AddOnUserInput()
{
    var userInput = new UserInput { FirstInput = 1, SecondInput = 1 };
    var actual = userInput.AddByUserInput();
    Assert.Equal(4, actual);
}

Это хороший пример того, как написание тестов проливает полезный свет на проектирование тестируемой системы.