本文實例講解了C標準庫<assert.h>的實現(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

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)鍵的地方使用這個宏來進行斷言。如果一處斷言被證明非真，希望程序在標準錯誤流輸出一條適當?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]));

當然上面的代碼不是實戰(zhàn)中的最好的形式，程序異常終止應(yīng)該改為某種錯誤的恢復。

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

如果程序某個包含assert的地方?jīng)]有定義NDEBUG，該頭文件就會將宏assert定義為活動形式，它就可以展開為一個表達式，測試斷言并在斷言為假的時候輸出一條錯誤信息，然后程序終止。反之，如果定義了NDEBUG，頭文件就會把這個宏定義為不執(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，可以使用一個簡單的謂詞來簡化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>

可以在整個源文件中用不同的方式控制斷言，當斷言在頻繁執(zhí)行的循環(huán)內(nèi)部發(fā)生時，性能可能會急劇下降，或在達到提示性的部分之前，一個更早的斷言可能會終止程序。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?a href='http://mengdiqiu.com.cn/dedecms_aq/' target='_blank'>安全地定義它，這是一個良性重定義

三、<assert.h>的實現(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

一個簡單的編寫宏assert的活動形式的方式如下：

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

這種方式因為如下幾種原因不能接受：

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頭文件

2、宏必須能擴展為一個void類型的表達式

3、宏應(yīng)該可以擴展為有效并且緊湊的代碼

這個版本卻總是調(diào)用了一個傳遞了5個參數(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，由于__LINE__沒有擴展成字符串字面量，它變成了一個十進制常量，把它轉(zhuǎn)換成適當?shù)男问叫枰粋€額外的處理層。向頭文件中添加兩個隱藏的宏__str和__xstr來實現(xiàn)，其中一個宏用它的十進制常量擴展來取代__LINE__，另一個是把十進制常量轉(zhuǎn)換成一個字符串字面量

宏調(diào)用的隱藏庫函數(shù)__bad_assertion的實現(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把字符串寫到標準錯誤流，并使用abort異常終止程序的執(zhí)行，有關(guān)這些相關(guān)頭文件以后會詳細剖析。

四、<assert.h>的測試

#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文件，如果不存在就創(chuàng)建一個同名文件
    assert( fp );              //所以這里不會出錯
    fclose( fp );
  
    fp = fopen( "noexitfile.txt", "r" );//以只讀的方式打開一個文件，如果不存在就打開文件失敗
    assert( fp );              //所以這里出錯
    fclose( fp );              //程序永遠都執(zhí)行不到這里來
    return 0;
}

注意：

1.在函數(shù)開始處檢驗傳入?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，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，如：

錯誤：

assert(i++ < 100);

這是因為如果出錯，比如在執(zhí)行之前i=100，那么這條語句就不會執(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。

相信本文所述對大家C程序設(shè)計的學習有一定的借鑒價值。