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Catch2 中对浮点数进行比较

news 来源：原创 2025/6/17 15:58:42

在 Catch2 中对浮点数进行比较

在 Catch2 测试框架中，对浮点数进行比较需要使用专门的浮点比较宏，因为直接使用 == 比较浮点数可能会由于精度问题导致测试失败。以下是 Catch2 中浮点数比较的方法：

基本浮点比较

#include <catch2/catch.hpp>

TEST_CASE("Floating point comparisons") {
    double a = 0.1 + 0.2;
    
    // 近似相等比较
    REQUIRE(a == Approx(0.3));
    
    // 也可以这样写
    REQUIRE(a == 0.3_a);  // C++14 用户定义字面量语法
}

高级浮点比较选项

TEST_CASE("Advanced floating point comparisons") {
    double x = 1.23456;
    
    // 设置相对误差容限
    REQUIRE(x == Approx(1.23).epsilon(0.01));
    
    // 设置绝对误差容限（当值接近0时有用）
    REQUIRE(x == Approx(1.23).margin(0.01));
    
    // 同时设置相对和绝对容限
    REQUIRE(x == Approx(1.23).epsilon(0.01).margin(0.001));
    
    // 设置比例因子（默认1.0）
    REQUIRE(x == Approx(1.23).scale(100.0));
}

比较两个浮点数的相对误差

TEST_CASE("Relative error comparison") {
    double computed = 100.0;
    double expected = 101.0;
    
    // 允许1%的相对误差
    REQUIRE(computed == Approx(expected).epsilon(0.01));
}

注意事项

Approx 默认的 epsilon 值是 std::numeric_limits<float>::epsilon()*100
比较时会同时考虑相对误差和绝对误差
对于接近0的值，相对误差比较可能不适用，此时应使用 margin 设置绝对误差容限
Catch2 v3.x 版本中这些功能仍然可用，但语法可能略有不同

Catch2 v3.x 中的浮点比较

在 Catch2 v3.x 中，语法基本保持一致：

#include <catch2/catch_all.hpp>

TEST_CASE("Floating point in Catch2 v3") {
    double a = 0.1 + 0.2;
    REQUIRE_THAT(a, Catch::Matchers::WithinRel(0.3));
    // 或
    REQUIRE(a == Catch::Approx(0.3));
}