如何在Catch2 3.1.0中实现两个类型列表的全排列测试？

需求场景 #

需要编写单元测试，针对两个独立类型列表的所有笛卡尔积组合执行测试，期望实现类似如下语法的效果：

// 项目中定义的类型
class A;
class B;

PERMUTATION_TEST_CASE("Foo", (A, B), (float, double))
{
   TestTypeX x;
   TestTypeY y;
}

该测试需覆盖4种类型组合：

• TestTypeX = A, TestTypeY = float
• TestTypeX = A, TestTypeY = double
• TestTypeX = B, TestTypeY = float
• TestTypeX = B, TestTypeY = double

之前尝试用GENERATE结合TEMPLATE_TEST_CASE的写法失败，因为GENERATE要求所有生成值的类型一致，无法同时传入不同类型的对象：

constexpr A a;
constexpr B b;

TEMPLATE_TEST_CASE("Foo", float, double)
{
   auto x = GENERATE(a, b); // 类型不匹配，无法运行
   TestType y; 
}

可行解决方案 #

Catch2 3.1.0中没有直接的PERMUTATION_TEST_CASE，但可以通过**TEMPLATE_PRODUCT_TEST_CASE配合类型配对模板**实现需求，这是最简洁的编译期解决方案：

步骤1：定义类型配对模板 #

首先创建一个简单的模板结构体，用于绑定两个类型：

template<typename X, typename Y>
struct TypePair {
    using First = X;
    using Second = Y;
};

步骤2：用TEMPLATE_PRODUCT_TEST_CASE生成所有组合 #

利用TEMPLATE_PRODUCT_TEST_CASE将两个类型列表与TypePair模板结合，生成所有笛卡尔积组合：

// 项目中定义的类型
class A;
class B;

template<typename X, typename Y>
struct TypePair {
    using First = X;
    using Second = Y;
};

TEMPLATE_PRODUCT_TEST_CASE("Foo", "", TypePair, (A, B), (float, double)) {
    // 从TypePair中提取两个测试类型
    using TestTypeX = typename TestType::First;
    using TestTypeY = typename TestType::Second;

    // 实例化测试对象并执行测试逻辑
    TestTypeX x;
    TestTypeY y;
    
    // 这里编写你的测试断言
    REQUIRE(true); // 示例断言
}

方案说明 #

• TEMPLATE_PRODUCT_TEST_CASE会遍历所有传入的类型列表组合，将TypePair模板实例化为TypePair<A,float>、TypePair<A,double>等所有可能的组合。
• 通过TestType::First和TestType::Second可以分别提取两个类型，完全符合你期望的TestTypeX和TestTypeY的用法。
• 该方案是编译期生成测试用例，性能和扩展性都很好，即使类型列表很长（比如10x10的组合）也能自动生成所有测试。

替代方案：嵌套TEMPLATE_TEST_CASE #

如果不想额外定义TypePair，也可以用两层嵌套的TEMPLATE_TEST_CASE实现，缺点是测试名称会嵌套：

class A;
class B;

TEMPLATE_TEST_CASE("Foo - TypeX", "", A, B) {
    TEMPLATE_TEST_CASE("TypeY combinations", "", float, double) {
        // 外层TestType对应A/B，内层TestTypeInner对应float/double
        TestType x;
        TestTypeInner y;
        
        // 测试逻辑
        REQUIRE(true);
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PluginPenguin