【C语言】assert.h——断言


文章目录

      • 主要内容
      • 调试和发布模式
      • 使用示例
      • 用法总结与注意事项


断言是一种用于在程序执行过程中进行调试的工具,能够帮助开发者验证程序的某些假设是否为真。如果断言失败,程序会终止,并输出一个错误消息,通常包含出错的文件名和行号。这对于调试和测试非常有帮助。

主要内容

assert是一个宏,并不是函数。assert 宏接受一个表达式作为参数,如果该表达式的值为假(0),它会:

  1. 打印一条错误信息,指出断言失败的表达式,以及出错的文件名和行号。
  2. 调用 abort 函数终止程序执行。

具体的实现可以简单概括如下:

#define assert(expression) ((expression) ? (void)0 : __assert_fail(#expression, __FILE__, __LINE__))void __assert_fail(const char *expr, const char *file, int line) {fprintf(stderr, "Assertion failed: (%s), file %s, line %d.\\n", expr, file, line);abort();
}
/*助于理解 assert 功能
*/

调试和发布模式

在调试模式下,断言可以帮助捕捉程序中的错误。而在发布模式下,通常会禁用断言,以提高程序性能。可以通过定义 NDEBUG 宏来禁用断言:

#define NDEBUG    // 使用时一定要在包含assert库函数前定义
#include <assert.h>

一旦定义了 NDEBUGassert 宏将被定义为空操作,不会进行任何检查或中断程序:

#ifdef NDEBUG
#define assert(expression) ((void)0)
#else
#define assert(expression) ((expression) ? (void)0 : __assert_fail(#expression, __FILE__, __LINE__))
#endif

使用示例

#include <stdio.h>
#include <assert.h>int main() {int x = 5;assert(x == 5);  // 断言成功,不会中断程序printf("x is 5\n");x = 3;assert(x == 5);  // 断言失败,程序终止printf("This line will not be executed.\n");return 0;
}/*在这个示例中,第一次断言 x == 5 是成功的,程序继续执行并输出 "x is 5"。第二次断言 x == 5 失败,程序会终止并输出错误信息。
*/

用法总结与注意事项

  1. 每个assert只检验一个条件:同时检验多个条件时,如果断言失败,无法直观的判断是哪个条件失败

  2. 有的地方,assert不能代替条件过滤

  3. 只用于调试:断言主要用于调试阶段,确保代码逻辑的正确性。在发布版本中,通常会禁用断言,因此不要依赖断言来处理运行时错误或进行关键性检查。

  4. 不要在断言中有副作用:断言表达式中不应包含会改变程序状态的操作。

    // 错误示例
    assert(free(ptr) == 0);  // 这样写会导致发布版本中 free 函数不执行/* 例如,不要在断言中进行函数调用或修改变量的操作,因为在发布版本中这些操作可能不会执行。 */
    
  5. 条件表达式要简单明确:断言的条件表达式应简单明了,确保容易理解和调试。复杂的表达式可能会导致调试困难。

  6. 不要在生产代码中依赖断言:断言不应替代常规的错误处理机制。对于需要在生产环境中处理的错误,应使用适当的错误处理代码(如 if 语句和错误码)。

  7. 正确使用 NDEBUG 宏:在发布版本中,通过定义 NDEBUG 宏来禁用断言。这可以在编译选项中定义,或在源代码中定义:

    #define NDEBUG
    #include <assert.h>
    
  8. 避免在性能关键的代码中使用断言:虽然断言在调试阶段很有帮助,但在性能关键的代码路径中使用断言可能会影响调试阶段的性能。可以在调试阶段临时移除或减少这些断言,以进行性能测试。

  9. 保证断言条件的重要性:断言条件应当是真正的重要检查,而不是无关紧要的小检查。这些条件应反映代码的关键假设或不变量。

  10. 文档化断言:在复杂或关键的代码中,记录断言的目的和含义,帮助其他开发者理解断言的意图和背景。

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