前言

?? 這篇博客來聊一聊C/C++的斷言機制。

?? 嵌入式驅動學習專欄將詳細記錄博主學習驅動的詳細過程，未來預計四個月將高強度更新本專欄，喜歡的可以關注本博主并訂閱本專欄，一起討論一起學習。現在關注就是老粉啦！

1. 斷言介紹

1.1 斷言的概念

?? 斷言就是用于在代碼中捕捉這些假設，可以將斷言看作是異常處理的一種高級形式。

?? 斷言表示為一些布爾表達式，程序員相信在程序中的某個特定點該表達式值為真。可以在任何時候啟用和禁用斷言驗證，因此可以在測試時啟用斷言，而在部署時禁用斷言。

?? 最終用戶在遇到問題時可以重新起用斷言。它可以快速發現并定位軟件問題，同時對系統錯誤進行自動報警。斷言可以對在系統中隱藏很深，用其它手段極難發現的問題可以用斷言來進行定位，從而縮短軟件問題定位時間，提高系統的可測性。

?? 斷言的本質就是if ... else ...判斷：

if (假設為true) {程序正常運行；
} else {報錯并終止程序
}

?? 那為什么還要斷言呢？如果全是if ... else... 的話就會有無數個if語句，甚至可能一個if語句的作用閾從文件頭到文件尾。并且使用斷言的時機，大部分都是偶然事件，只是要驗證的假設，僅僅想測試一下最壞的情況是否發生。

?? 除此以外，斷言的assert()宏只有Debug版本才有效，Release中則被忽略。

1.2 斷言的實現

?? 在使用斷言時，需要添加頭文件：#include <assert.h>

?? 斷言是assert(expression)，這是一個宏！！！！

void assert( int expression );

?? assert計算表達式，如果值為假，那么先想stderr打印一條錯誤信息，然后調用abort來終止程序運行。

1.3 禁用斷言

?? 調試結束后，可以在#include語句之前插入#define NDEBUG來禁用assert調用：

#define NDEBUG 
#include <assert.h>

2. 靜態斷言

2.1 使用案例

?? 靜態斷言主要是用來約束程序在編譯時要滿足的一定要求，是在c++11中引入的。

?? 其定義如下所示：

static_assert(常量表達式，提示字符串);

?? 如果第一個參數常量表達式的值為真(true或者非零值)，那么static_assert不做任何事情，就像它不存在一樣，否則會產生一條編譯錯誤，錯誤位置就是該static_assert語句所在行。錯誤提示就是第二個參數提示字符串。

#include <assert.h>int main(void) {static_assert(false, "This is an error");return 0;
}

?? 在IDE中就會報錯提示。并且下面的錯誤提示就是后面自己寫的錯誤提示。

2.2 優點

1、使用static_assert，我們可以在編譯期間發現更多的錯誤，提前找出錯誤的原因。
??
2、static_assert可以用在全局作用域中，命名空間中，類作用域中，函數作用域中，幾乎可以不受限制的使用。
??
3、編譯器在遇到一個static_assert語句時，通常立刻將其第一個參數作為常量表達式進行演算，但如果該常量表達式依賴于某些模板參數，則延遲到模板實例化時再進行演算，這就讓檢查模板參數成為了可能。
??
4、由于之前有望加入C++0x標準的concepts提案最終被否決了，因此對于檢查模板參數是否符合期望的重任，就要靠static_assert來完成了，所以如何構造適當的常量表達式，將是一個值得探討的話題。
??
5、性能方面，由于是static_assert編譯期間斷言，不生成目標代碼，因此static_assert不會造成任何運行期性能損失

3. 運行時斷言

3.1 assert使用

?? 運行時斷言可以在程序運行過程中，判斷一些支持程序正常運行的假設性條件是否滿足。

?? 上面1.3中的assert宏就是動態斷言

3.2 assert注意事項

?? 可以在函數開始處檢驗傳入參數的合法性

int readNum(int n) {assert(n > 0);return 1;
}

?? 每個assert只檢驗一個條件,因為同時檢驗多個條件時,如果斷言失敗,無法直觀的判斷是哪個條件失敗

// 不要寫成這樣
assert(n > 0 && n < maxBound);
// 最好寫成這樣
assert(n > 0);
assert(n < maxBound);

?? 不能使用改變環境的語句,因為assert只在DEBUG個生效,如果這么做,會使用程序在真正運行時遇到問題

// 不要寫成這樣
assert(i++ > 10);      
// 最好寫成這樣
assert(i > 10);
i++;

?? assert和后面的語句應空一行,以形成邏輯和視覺上的一致感

?? 有的地方,assert不能代替條件過濾

參考資料

[1] C語言之斷言的一些理解

[2] c++11中靜態斷言static_assert