本文翻译自Catch2的教程文档
GitHub地址：Catch2

获取Catch2

最简单的获取方法时下载最新的头文件版本（下载地址）。这个头文件是一系列的头文件合并生成的，里面都是普通的源代码。
其他方法包括使用系统的包管理软件或者使用它的Cmake包来进行安装。
Catch2的所有内容，包括测试项目，文档和其他内容，都可以在GitHub上下载，Clone或者fork。你也可以访问http://catch-lib.net/，会把你重定向到GitHub上。

将Catch2放在哪

Catch2只需要包含头文件就可以使用。你可以将头文件放到你的项目可以访问到的地方，或者是你的头文件搜索路径中的某个位置，或者直接放到你的项目目录树中，这对其它想要使用Catch作为它的测试框架的开源是一个很好的选项。更多内容，请访问这里。
下面的教程假设Catch2的头文件是可以访问到的，但是你可能需要在头文件的前边加上正确的文件夹名。
如果你是使用系统的包管理器或者CMake包安装的，你需要#include<catch2/catch.hpp>来包含头文件。

编写测试用例

让我们从一个很简单的例子（源代码）开始。你已经写了一个计算阶乘的函数，现在你需要测试它（现在让我们先把TDD放在一边）。

unsigned int Factorial(unsigned int number){
  return number <= 1? number : Factorial(number-1) * number;
}

为了简便，我们把所有的源代码放到一个文件中（后边我们才会涉及怎么组织多个测试文件）。

#define CATCH_CONFIG_MAIN  // This tells Catch to provide a main() - only do this in one cpp file
#include "catch.hpp"

unsigned int Factorial( unsigned int number ) {
    return number <= 1 ? number : Factorial(number-1)*number;
}

TEST_CASE( "Factorials are computed", "[factorial]" ) {
    REQUIRE( Factorial(1) == 1 );
    REQUIRE( Factorial(2) == 2 );
    REQUIRE( Factorial(3) == 6 );
    REQUIRE( Factorial(10) == 3628800 );
}

上述代码可以编译成完整的可执行文件，并且可以处理相应的命令行参数。如果不带命令行参数来运行生成的可执行文件，会将所有的测试用例都执行一遍（当前的代码示例只有一个测试用例），然后报告出现的任何失败情况，给出一个总结运行结果的总结，包括多少测试用例成功，多少测试用例失败，并且返回失败的数目（如果你只是想确认是否正常工作，只看返回的失败数目是很有用的）。
如果你运行上述的代码，测试用例能够通过。看起来所有的都是正确的。对吗？然而，这里仍然有一个bug。我们期望的0的阶乘是什么？0的阶乘是1，这就是那种你必须知道（记住）的事情。
我们把这对这个bug的修改加到上面的例子中，

TEST_CASE( "Factorials are computed", "[factorial]" ) {
    REQUIRE( Factorial(0) == 1 );
    REQUIRE( Factorial(1) == 1 );
    REQUIRE( Factorial(2) == 2 );
    REQUIRE( Factorial(3) == 6 );
    REQUIRE( Factorial(10) == 3628800 );
}

重新编译执行代码，然后，我们得到了一个错误，像是这样

Example.cpp:9: FAILED:
  REQUIRE( Factorial(0) == 1 )
with expansion:
  0 == 1

注意，上面的错误结果打印出了Factorial(0)的实际返回值0—— 即使我们使用了一个只用了原生==操作符的表达式。打印的结果让我们立即看到了问题的所在。
让我们来改一下阶乘函数，以使得所有的测试都能通过：

unsigned int Factorial( unsigned int number ) {
  return number > 1 ? Factorial(number-1)*number : 1;
}

重新编译运行代码，现在所有的case都能通过了。
当然，还有许多其他的事情需要处理。例如，我们会遇到返回值的取值范围大于unisgned int的取值范围。阶乘函数很容易就会使得这种情况发生。你可能想要添加对这种情况的测试，并想方法来处理这种情况。我们这里不对这种情况进行更详细的讨论。

那我们在这讨论啥呢？

虽然这只是个简单的例子，但是这已经足够来说明Catch是怎么使用的。让我们花一点时间来考虑一下下边的几件事情：

1. 所有我们需要做的事情就是定义一个宏，并且包含一个头文件。设置都不必写一个main函数，命令行参数会负责处理。因为特别明显的原因，你只能使用那个宏定义#define CATCH_CONFIG_MAIN在一个cpp文件里。一旦你有多个文件里面有测试用例，你仅仅需要加入#include "catch.hpp"就可以了。一般情况下，建议在一个cpp文件里只放#define CATCH_CONFIG_MAIN和#include "catch.hpp"。你也可以提供你自己实现的mian函数（参考提供你自己的main函数）。
2. 我们通过使用TEST_CASE宏来引入一个测试用例。这个宏有一个或者两个参数——一个是没有格式要求的测试用例的名字，另一个是可选的，一个或多个标签（更多细节请参考）。测试用例的名字必须是唯一的。你可以通过使用通配符来指定运行一系列的测试用例，这些通配符用来寻找名字匹配或者标签匹配的测试用例。你可以查阅命令行文档来获取更多关于运行测试用例的信息。
3. 测试用例的名字和标签仅仅是字符串。我们还没有在任何一个声明一个函数或者方法——或者显示的注册一个测试用例。在这种情况下，我们会为你定义一个有生成的名字的函数，而且自动的使用静态的注册类来进行注册。通过将函数名称抽象化，我们能够摆脱没有标识符名称的限制。
4. 我们有我们自己的测试断言宏——REQUIRE。不同于每一种类型的判断条件都有一种类型，我们自然的使用C/C++语法来表达判断条件。在这样的机制下，一系列简单的表达式模板捕获到左、右两边的操作数，然后我们就可以在运行结果报告中展示这些值。稍后，我们会看到许多其他的断言宏，但是由于这项技术的使用，宏的数量已经大幅的减少了。

测试用例和测试组

大部分的测试框架都有基于类的fixture机制。即，测试用例被映射为类的方法，并且在setup()和teardown()函数中执行一些通用的设定和解除设定的操作（在一些语言中，是构造和析构函数，例如C++，支持可确定的析构）。（这里原文为deterministic destruction，我理解应该是我们可以明确的知道析构的时间点。）
虽然Catch完全支持这种方式，但还是有几个问题。在特定的情况下，你的代码需要被拆分开，因为它的粗粒度可能会引起一些问题。在这个组的测试用例中通过，你只能有一对设定和接触设定的函数。但是，有时你希望每个方法有一些稍微不同的设定，或者你希望有几个层次的设定（在这个教程的后边候会详细的解释这个概念）。James Newkirk，领导创建NUnit的人，因为这样的问题，才重新开始编写xUnit。
Catch使用了不同的方式（吸取了NUnit和xUnit），能够更加自然的适合C++ 和C 家族的语言。这里的代码可以很好的说明这些。

TEST_CASE( "vectors can be sized and resized", "[vector]" ) {

    std::vector<int> v( 5 );

    REQUIRE( v.size() == 5 );
    REQUIRE( v.capacity() >= 5 );

    SECTION( "resizing bigger changes size and capacity" ) {
        v.resize( 10 );

        REQUIRE( v.size() == 10 );
        REQUIRE( v.capacity() >= 10 );
    }
    SECTION( "resizing smaller changes size but not capacity" ) {
        v.resize( 0 );

        REQUIRE( v.size() == 0 );
        REQUIRE( v.capacity() >= 5 );
    }
    SECTION( "reserving bigger changes capacity but not size" ) {
        v.reserve( 10 );

        REQUIRE( v.size() == 5 );
        REQUIRE( v.capacity() >= 10 );
    }
    SECTION( "reserving smaller does not change size or capacity" ) {
        v.reserve( 0 );

        REQUIRE( v.size() == 5 );
        REQUIRE( v.capacity() >= 5 );
    }
}

对于每个SECTION，TEST_CASE是从头开始运行，所以我们知道vector的大小是5，容量至少是5。我们在最外层使用REQUIRE断言宏来强制vector的大小为5，容量至少为5。SECTION宏中包含了一个if语句，这个if语句是用来给Catch来判断是否需要执行这个section。每次运行一个TEST_CASE，只跑一个叶子section。其他的叶子section都会被跳过。下次再运行下一个section，直到所有的section都被执行过。
到目前为止都还是好的。对于setup/teardown方法，这是一个改善，因为，现在我们内联（inline）了setup代码，并且，使用了栈。
然而，当我们需要执行一系列的需要check的操作时，就可以见识到section的威力。继续vector的测试用例，我们可能需要验证reverse操作不会减少vector的capacity。像下面一样，很自然的就可以做到这些。

SECTION( "reserving bigger changes capacity but not size" ) {
        v.reserve( 10 );

        REQUIRE( v.size() == 5 );
        REQUIRE( v.capacity() >= 10 );

        SECTION( "reserving smaller again does not change capacity" ) {
            v.reserve( 7 );

            REQUIRE( v.capacity() >= 10 );
        }
    }

Section可以任意地嵌套（可能受你的栈的限制）。每一个叶子section（例如，不包含嵌套section的section）都会被执行一次，并且跟其他的叶子section的执行路径是不同的（所以，叶子section之间不会有相互影响）。父section的失败会导致嵌套的section不在执行，但这就是我们希望的。

BDD-风格

如果你能正确的命名你的测试用例和SECTION，你可以实现一个BDD风格的规范结构。这是一种很有用的工作方式，已经被作为一级支持加入到了Catch中。可以使用宏SCENARIO，GIVEN，WHEN，和THEN来指定场景，这些场景会分别映射成TEST_CASE和SECTION。如果需要更详细的讲解，请参考Test cases 和sections。
上面的vector的例子可以被改为使用上面的宏的形式(源代码)。

SCENARIO( "vectors can be sized and resized", "[vector]" ) {

    GIVEN( "A vector with some items" ) {
        std::vector<int> v( 5 );

        REQUIRE( v.size() == 5 );
        REQUIRE( v.capacity() >= 5 );

        WHEN( "the size is increased" ) {
            v.resize( 10 );

            THEN( "the size and capacity change" ) {
                REQUIRE( v.size() == 10 );
                REQUIRE( v.capacity() >= 10 );
            }
        }
        WHEN( "the size is reduced" ) {
            v.resize( 0 );

            THEN( "the size changes but not capacity" ) {
                REQUIRE( v.size() == 0 );
                REQUIRE( v.capacity() >= 5 );
            }
        }
        WHEN( "more capacity is reserved" ) {
            v.reserve( 10 );

            THEN( "the capacity changes but not the size" ) {
                REQUIRE( v.size() == 5 );
                REQUIRE( v.capacity() >= 10 );
            }
        }
        WHEN( "less capacity is reserved" ) {
            v.reserve( 0 );

            THEN( "neither size nor capacity are changed" ) {
                REQUIRE( v.size() == 5 );
                REQUIRE( v.capacity() >= 5 );
            }
        }
    }
}

上面的测试用例可以很方便的给出测试报告：

Scenario: vectors can be sized and resized
     Given: A vector with some items
      When: more capacity is reserved
      Then: the capacity changes but not the size

扩展

为了使得这份教程简单，我们把所有的源代码都放在了一个文件中。这对初学者是有益的，并且可以更快的更容易的进入Catch。然而，当你写的实际的测试用例越来越多的时候，这并不是一个很好的方法。
我们需要下面的代码块仅仅出现在一个源文件中。你的额外的测试用例源文件的数量要满足你测试用例的需求。将源文件尽可能有意义的分割开来。每一个额外的源文件只需要#include "catch.hpp"，不要重复#define。
实际上，把#define块放到它自己的源文件里，是一个比较好的做法（代码示例main, tests）。
不要在头文件里写你的测试用例。

编写参数化的测试用例

除了TEST_CASE，Catch2还提供了其他的宏来编写测试用例，例如TEMPLATE_TEST_CASE和TEMPLATE_PRODUCT_TEST_CASE。它们同TEST_CASE的用法类似，但是可以提供更多的参数。
更多的内容请参考test cases and sections。