assert.h

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。这个宏常常被称为“断言”。

  1. assert(PI > 3);

上面代码在程序运行到这一行语句时，验证变量PI是否大于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。如果该表达式为真（返回值非零），assert()不会产生任何作用，程序继续运行。如果该表达式为假（返回值为零），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）。

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

上面的assert()语句类似于下面的代码。

  1. if (z < 0) {
  2.   puts("z less than 0");
  3.   abort();
  4. }

如果断言失败，程序会中断执行，会显示下面的提示。

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

上面报错的格式如下。

  1. 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。

  1. #define NDEBUG
  2. #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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. int positive(const int n) {
  2.   static_assert(n > 0, "value must > 0");
  3.   return 0;
  4. }

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。