本文實(shí)例講解了C標(biāo)準(zhǔn)庫<assert.h>的實(shí)現(xiàn)過程及相關(guān)用法。分享給大家供大家參考。具體分析如下：

一、背景知識(shí)

頭文件<assert.h>唯一的目的就是提供assert宏定義，可以在程序中關(guān)鍵的地方使用這個(gè)宏來進(jìn)行斷言。如果一處斷言被證明非真，希望程序在標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流輸出一條適當(dāng)?shù)奶崾拘畔?，并使?zhí)行異常終止。

可以這樣寫代碼：

#include<assert.h>
...
assert(0 <= i && i < sizeof(a) / sizeof(a[0]));

當(dāng)然上面的代碼不是實(shí)戰(zhàn)中的最好的形式，程序異常終止應(yīng)該改為某種錯(cuò)誤的恢復(fù)。

宏NDEBUG

可以通過在程序的某些地方定義宏NDEBUG來改變assert的展開方式

如果程序某個(gè)包含assert的地方?jīng)]有定義NDEBUG，該頭文件就會(huì)將宏assert定義為活動(dòng)形式，它就可以展開為一個(gè)表達(dá)式，測(cè)試斷言并在斷言為假的時(shí)候輸出一條錯(cuò)誤信息，然后程序終止。反之，如果定義了NDEBUG，頭文件就會(huì)把這個(gè)宏定義為不執(zhí)行任何操作的靜止形式。

二、<assert.h>的使用

從上面的代碼中可以看到，可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的謂詞來簡(jiǎn)化assert：

if(!ok)
  abort(); //在頭文件<stdlib.h>中聲明

如果覺得斷言沒有存在的必要，就在包含頭文件之前加上下面的代碼：

#define NDEBUG //取消斷言
#include<assert.h>

可以在整個(gè)源文件中用不同的方式控制斷言，當(dāng)斷言在頻繁執(zhí)行的循環(huán)內(nèi)部發(fā)生時(shí)，性能可能會(huì)急劇下降，或在達(dá)到提示性的部分之前，一個(gè)更早的斷言可能會(huì)終止程序。要打開斷言，可以寫：

#undef NDEBUG
#include<assert.h>

要關(guān)閉斷言，可以寫：

#define NDEBUG
#include<assert.h>

注意：即使宏NDEBUG已經(jīng)被定義了，我們?nèi)匀豢梢园踩囟x它，這是一個(gè)良性重定義

三、<assert.h>的實(shí)現(xiàn)

從上面的分析知該頭文件的大致框架如下：

#undef assert //消除已定義的
#ifdef NDEBUG
#define assert(expr) ((void) 0) //功能失效
#else
#define assert (expr) ...
#endif

一個(gè)簡(jiǎn)單的編寫宏assert的活動(dòng)形式的方式如下：

#define assert(expr) if(!(expr)) \
  fprintf(stderr, "Assertion failed: %s, file %s, line %i\n", \
    #expr, __FILE__, __LINE__)

這種方式因?yàn)槿缦聨追N原因不能接受：

1、宏不能直接調(diào)用庫的任何輸出函數(shù)

上面的定義中包含fprintf、stderr等在stdio.h中定義的函數(shù)或宏，程序可能沒有包含這個(gè)頭文件

2、宏必須能擴(kuò)展為一個(gè)void類型的表達(dá)式

3、宏應(yīng)該可以擴(kuò)展為有效并且緊湊的代碼

這個(gè)版本卻總是調(diào)用了一個(gè)傳遞了5個(gè)參數(shù)的函數(shù)

修改后的assert宏如下：

#undef assert
#ifdef NDEBUG
  #define assert(expr) ((void) 0)
#else
  void __bad_assertion (const char *_mess);
  #define  __str(x)  # x
  #define  __xstr(x)  __str(x)
  #define  assert(expr)  ((expr)? (void)0 : \
        __bad_assertion("Assertion \"" #expr \
          "\" failed, file " __xstr(__FILE__) \
          ", line " __xstr(__LINE__) "\n"))
#endif

其中__LINE__ 是內(nèi)置宏，代表該行代碼的所在行號(hào)，由于__LINE__沒有擴(kuò)展成字符串字面量，它變成了一個(gè)十進(jìn)制常量，把它轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)男问叫枰粋€(gè)額外的處理層。向頭文件中添加兩個(gè)隱藏的宏__str和__xstr來實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)宏用它的十進(jìn)制常量擴(kuò)展來取代__LINE__，另一個(gè)是把十進(jìn)制常量轉(zhuǎn)換成一個(gè)字符串字面量

宏調(diào)用的隱藏庫函數(shù)__bad_assertion的實(shí)現(xiàn)：

#include<assert.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void __bad_assertion(const char *mess) {
    fputs(mess, stderr);
    abort();
 }

函數(shù)__bad_assertion使用了兩個(gè)其他的庫函數(shù)，通過調(diào)用<stdio.h>中聲明的函數(shù)fputs把字符串寫到標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流，并使用abort異常終止程序的執(zhí)行，有關(guān)這些相關(guān)頭文件以后會(huì)詳細(xì)剖析。

四、<assert.h>的測(cè)試

#include<assert.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main( void )
{
    FILE *fp;
    fp = fopen( "test.txt", "w" );//以可寫的方式打開一個(gè)文件，如果不存在就創(chuàng)建一個(gè)同名文件
    assert( fp );              //所以這里不會(huì)出錯(cuò)
    fclose( fp );
  
    fp = fopen( "noexitfile.txt", "r" );//以只讀的方式打開一個(gè)文件，如果不存在就打開文件失敗
    assert( fp );              //所以這里出錯(cuò)
    fclose( fp );              //程序永遠(yuǎn)都執(zhí)行不到這里來
    return 0;
}

注意：

1.在函數(shù)開始處檢驗(yàn)傳入?yún)?shù)的合法性如：

int resetBufferSize(int nNewSize)
{
　　//功能:改變緩沖區(qū)大小,
　　//參數(shù):nNewSize 緩沖區(qū)新長度
　　//返回值:緩沖區(qū)當(dāng)前長度 
　　//說明:保持原信息內(nèi)容不變   nNewSize<=0表示清除緩沖區(qū)
　　assert(nNewSize >= 0);
　　assert(nNewSize <= MAX_BUFFER_SIZE);
　　...
}

2.每個(gè)assert只檢驗(yàn)一個(gè)條件，因?yàn)橥瑫r(shí)檢驗(yàn)多個(gè)條件時(shí)，如果斷言失敗，無法直觀的判斷是哪個(gè)條件失敗，如：

assert(nOffset>=0 && nOffset+nSize<=m_nInfomationSize);//不好

//好
assert(nOffset >= 0);
assert(nOffset+nSize <= m_nInfomationSize);

3.不能使用改變環(huán)境的語句，因?yàn)閍ssert只在DEBUG個(gè)生效，如果這么做，會(huì)使用程序在真正運(yùn)行時(shí)遇到問題，如：

錯(cuò)誤：

assert(i++ < 100);

這是因?yàn)槿绻鲥e(cuò)，比如在執(zhí)行之前i=100，那么這條語句就不會(huì)執(zhí)行，那么i++這條命令就沒有執(zhí)行。

正確：

assert(i < 100);
i++;

4.assert和后面的語句應(yīng)空一行，以形成邏輯和視覺上的一致感。

5.在有的地方，assert不能代替條件過濾。

相信本文所述對(duì)大家C程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)有一定的借鑒價(jià)值。

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