C++ 断言

前言

断言(Assertion)是一种常用的编程手段，用于排除程序中不应该出现的逻辑错误。它是一种很好的Debug工具。其作用是判断表达式是否为真。C++提供了assert和static_assert来进行断言。在C库中也有断言，其中断言与C++的相同，静态断言是_Static_assert。

assert

assert是一个仿函数宏，用于程序在运行时进行断言。它在标头<assert.h>中定义：

#ifdef NDEBUG
#define assert(condition) ((void)0)
#else
#define assert(condition)
#endif

若编译为release版本，编译器一般会定义NDEBUG，则assert失效。若是在debug下，assert 中的表达式若为假，则 assert 在标准错误输出上输出实现指定的诊断信息，并调用 std::abort 。

因为 assert 是仿函数宏，在 condition 中未被括号保护的逗号都被转译成宏参数的分隔符。而assert只接受一个参数，所以需要注意：

assert(std::is_same_v<int, int>);           // 错误： assert 不接收二个参数
assert((std::is_same_v<int, int>));         // 正确：一个参数
static_assert(std::is_same_v<int, int>);    // 正确：非宏
std::complex<double> c;
assert(c == std::complex<double>{0, 0});    // 错误
assert((c == std::complex<double>{0, 0}));  // 正确 

下面我们以一个字符串换成类作为示例代码，在设置内容和打印内容的时候进行断言，保证m_str分配了内存：

#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
using namespace std;class StrBuf{
private:char* m_str = nullptr;
public:void alloc_memory(int size){if(m_str == nullptr)m_str = new char[size];}void setbuf(const char* str){assert(m_str != nullptr);strcpy(m_str,str);}void print(){assert(m_str != nullptr);for(int i=0;m_str[i]!='\0';i++)cout<<m_str[i];}
};int main(){StrBuf sbuf;sbuf.alloc_memory(10);sbuf.setbuf("hello");sbuf.print();
}

输出正常，输出文本内容：

hello

如果我们将alloc_memory函数(分配内存)注释掉：

int main(){StrBuf sbuf;//sbuf.alloc_memory(10);sbuf.setbuf("hello");sbuf.print();
}

输出的内容如下，运行时输出了断言结果，并结束了程序：

Assertion failed: m_str != nullptr, file D:\SingleSources\CPP\8.cpp, line 15

static_assert

C++11新增了静态断言static_assert，它是内置的，因此使用静态断言不需要包含头文件。与assert在运行时检查不同，static_assert在编译阶段时检查源代码。

static_assert ( boolean expression, message )  //since C++11
static_assert ( boolean expression )		   //since C++17

示例，静态断言一个为FALSE的表达式：

constexpr bool getFalseExpr(){return false;
}int main(){static_assert(getFalseExpr(),"false expression");
}

编译时报错，并输出了信息"false expression"：

8.cpp: In function 'int main()':
8.cpp:6:31: error: static assertion failed: false expression6 |     static_assert(getFalseExpr(),"false expression");|                   ~~~~~~~~~~~~^~