前言
单元测试是软件开发过程中的重要部分，它帮助我们确保每个组件按预期工作。C++ 中进行单元测试的一个流行选择是 Catch2 测试框架，结合 CMake 构建系统，可以创建一个强大且灵活的测试环境。在这篇博客中，将演示使用 Catch2 集成到 CMake 的 CTest 工具中进行单元测试。
环境准备
- CMake：v3.28
- Catch 2：v3.6.0
假设目录结构如下：
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| MyProject/
|-- CMakeLists.txt
|-- src/
|-- main.cpp
|-- test/
|-- CMakeLists.txt
|-- test.cpp
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CMake 配置
根目录 CMakeLists.txt：
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| # CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.28)
...
option(ENABLE_TESTS "Build the test" ON)
...
if (ENABLE_TESTS)
# 启用测试
enable_testing()
add_subdirectory(test)
endif ()
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使用 enable_testing() 启用 CTest 测试。
test 目录下的 CMakeLists.txt：
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| # test/CMakeLists.txt
include(FetchContent)
FetchContent_Declare(
Catch2
GIT_REPOSITORY https://github.com/catchorg/Catch2.git
GIT_TAG v3.6.0
)
FetchContent_MakeAvailable(Catch2)
add_executable(SimZipTest test.cpp)
target_link_libraries(SimZipTest PRIVATE SimZip Catch2::Catch2WithMain)
add_test(NAME SimZipTest
COMMAND $<TARGET_FILE:SimZipTest> --success
)
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这里使用了 CMake 的 FetchContent 方式集成 Catch2，并指定了 Git tag 为 v3.6.0，然后使用 target_link_libraries() 将需要链接的库和 Catch 的库链接上。
Catch 2 有两种方式：Catch2::Catch2 和 Catch2::Catch2WithMain。如果不需要自定义 main 函数，则使用后者。如果需要自定义 main，则应该只链接 Catch2::Catch2。
之后便是 add_test() 命令添加测试。
注意，这里使用了 --success 选项传递给单元测试的可执行文件，用于显示 Catch 2的输出。
编写测试代码
在 test 目录下，编写 test.cpp 代码：
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| // test.cpp
#include "../SimZip.h"
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
#include <fstream>
#include <filesystem>
void generateData()
{
std::ofstream file("data.txt");
if (file.is_open()) {
for (auto i = 0; i < 10; i++) { file << "this is data for test."; }
file.close();
}
}
TEST_CASE("create zip", "[create_zip]")
{
generateData();
SimZip zip("test.zip", SimZip::OpenMode::Create);
REQUIRE(zip.add("data.txt") == true);
REQUIRE(zip.add("data.txt", "folder/rename.txt") == true);
REQUIRE(zip.add("empty.txt") == false);
zip.save();
}
TEST_CASE("extract zip", "[extract_zip]")
{
SimZip zip("test.zip", SimZip::OpenMode::Read);
SECTION("Extract single file from zip")
{
zip.extract("data.txt", "output/");
REQUIRE(fs::exists("output/data.txt"));
}
SECTION("Extract all files from zip")
{ zip.extractall("output/");
std::vector<std::string> expected_files = {"data.txt", "folder/rename.txt"};
for (const auto& file: expected_files) { REQUIRE(fs::exists("output/" + file)); }
}
}
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在 Catch2 测试框架中，TEST_CASE 是一个宏，用于定义一个测试用例。这个宏接受几个参数，其中最常见的是测试用例的名称和可选的标签。
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| TEST_CASE("test name", "[tags]") {
// 测试代码
}
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- 测试用例名称：第一个参数是测试用例的名称，它是一个描述性的字符串，表明测试用例的目的或测试的行为。在 Catch2 中运行测试时，这个名称会被用来识别和过滤特定的测试。
- 标签：第二个参数是可选的，它允许你为测试用例添加标签。标签通常用方括号
[] 包围，并可以用逗号 , 分隔，从而为测试用例分配多个标签。标签可以用来对测试进行分类，或者在运行测试时进行过滤。
SECTION 是一个宏，用于将一个测试案例（TEST_CASE）划分为多个独立的部分，每个部分都可以单独运行或独立地进行断言检查。这允许你以模块化的方式编写测试，并且可以针对相同的测试设置运行多个不同的测试场景。
运行测试
使用命令：
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| cmake -B build
cmake --build build
ctest --test-dir build/
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然后就可以看到测试结果：
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| $ ctest
Test project /mnt/f/Code/CppProjects/SimZip/build
Start 1: SimZipTest
1/1 Test #1: SimZipTest ....................... Passed 0.06 sec
100% tests passed, 0 tests failed out of 1
Total Test time (real) = 0.10 sec
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对 CTest 添加 -V 参数，可以看到详细信息
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| ctest --test-dir build/ -V
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如果你使用的是 CLion，那么可以很方便地进行测试，选择 CTest 然后运行，即可执行测试。
测试结果：
总结
CMake 和 Catch2 的结合提供了一个简单而强大的单元测试解决方案，它可以帮助你确保代码的质量。通过遵循上述步骤，你可以轻松地在你的 C++ 项目中集成测试，并保持代码的可维护性和健壮性。
