assert.h

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assert() #

assert.h头文件定义了宏assert(),用于在运行时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终止运行。

assert(PI > 3);

上面代码在程序运行到这一行语句时,验证变量是否PI大于3。如果确实大于3,程序继续运行,否则就会终止运行,并且给出报错信息提示。

assert()宏接受一个表达式作为参数,如果表达式的返回值非零,assert()就会报错,在标准错误流stderr中写入一条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号。最后,调用abort()函数终止程序(abort()函数的原型在stdlib.h头文件中)。

z = x * x - y * y;
assert(z >= 0);

上面的assert()语句类似于下面的代码。

if (z < 0) {
  puts("z less than 0");
  abort();
}

如果断言失败,程序会中断执行,会显示下面的提示。

Assertion failed: (z >= 0), function main, file /Users/assert.c, line 14.

上面报错的格式如下。

Assertion failed: [expression], function [abc], file [xyz], line [nnn].

上面代码中,方括号的部分使用实际数据替换掉。

使用 assert() 有几个好处:它不仅能自动标识文件和出问题的行号,还有一种无需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题,不需要再做断言,就在#include <assert.h>语句的前面,定义一个宏NDEBUG

#define NDEBUG
#include <assert.h>

然后,重新编译程序,编译器就会禁用文件中所有的 assert() 语句。如果程序又出现问题,可以移除这条#define NDBUG指令(或者把它注释掉),再次编译,这样就重新启用了 assert() 语句。

assert() 的缺点是,因为引入了额外的检查,增加了程序的运行时间。

static_assert() #

C11 引入了静态断言static_assert(),用于在编译阶段进行断言判断。

static_assert(constant-expression, string-literal);

static_assert()接受两个参数,第一个参数constant-expression是一个常量表达式,第二个参数string-literal是一个提示字符串。如果第一个参数的值为false,会产生一条编译错误,第二个参数就是错误提示信息。

static_assert(sizeof(int) == 4, "64-bit code generation is not supported.");

上面代码的意思是,如果当前计算机的int类型不等于4个字节,就会编译报错。

注意,static_assert()只在编译阶段运行,无法获得变量的值。如果对变量进行静态断言,就会导致编译错误。

int positive(const int n) {
  static_assert(n > 0, "value must > 0");
  return 0;
}

上面代码会导致编译报错,因为编译时无法知道变量n的值。

static_assert()的好处是,尽量在编译阶段发现错误,避免运行时再报错,节省开发时间。另外,有些assert()断言位于函数之中,如果不执行该函数,就不会报错,而static_assert()不管函数是否执行,都会进行断言判断。最后,static_assert()不会生成可执行代码,所以不会造成任何运行时的性能损失。