断言 assert

在C++中，assert是一个宏，用于在程序运行时进行条件检查。如果条件不满足，程序会输出错误信息并终止执行。assert通常用于调试阶段，帮助开发人员捕捉程序中的潜在错误。

1. assert 的基本用法

assert 语句的基本语法如下：

#include <cassert>
assert(expression);

• expression 是一个布尔表达式。如果 expression 的值为 false，则 assert 会触发。

• 如果条件成立（即 expression 为 true），assert 不会执行任何操作，程序会继续正常运行。

• 如果条件不成立（即 expression 为 false），assert 会输出一条错误消息，包含：

  • 触发断言的文件名和行号

  • expression 的内容

  • 然后程序终止。

例如：

#include <cassert>
int main() {

int x = -5;

assert(x >= 0);  // 如果x小于0，程序会打印错误信息并终止

return 0;

}

如果 x 小于 0，assert 会输出类似以下的错误信息：

Assertion failed: x >= 0, file example.cpp, line 6

2. 静态断言（static_assert）

静态断言是在编译时进行的断言。与普通的 assert 不同，static_assert 会在编译期间检查条件，而不是在程序运行时。

static_assert 用法如下：

static_assert(expression, "Error message");

• expression 必须是一个常量表达式（常量表达式是编译时已知的）。

• 如果条件不成立，编译器会报告错误，显示 "Error message"。

例如：

static_assert(sizeof(int) == 4, "Integers should be 4 bytes");

如果 int 类型的大小不是 4 字节，编译器会报错，提示 "Integers should be 4 bytes"。

静态断言常用于确保某些编译时条件被满足，特别是在模板编程中，确保类型大小或特定类型满足预期。

3. 动态断言（assert）

动态断言就是我们在第一部分提到的 assert，它是在程序运行时检查条件，而不是编译时。

• assert 检查的是运行时条件，因此可以用来捕捉那些只有在程序执行过程中才能得知的错误。

• 运行时断言有助于开发人员在调试时发现逻辑错误，避免将这些错误推迟到后续的代码执行。

4. assert 与 static_assert 的区别

特性	assert（动态断言）	static_assert（静态断言）
触发时间	运行时检查	编译时检查
适用条件	适用于运行时计算得出的条件	适用于常量表达式
错误处理方式	程序会输出错误信息并终止程序	编译失败，显示错误消息
使用场景	调试阶段，捕捉运行时错误	编译时约束，确保特定条件满足

5. assert 在发布版本中的行为

通常，在发布版本中，C++标准库中的 assert 宏会被禁用。在代码中使用 NDEBUG 宏定义时，assert 会被替换为空语句，因此不会进行任何断言检查。通常在调试版本中启用断言，而在发布版本中禁用断言，以避免影响性能。

#define NDEBUG
#include <cassert>
int main() {

assert(1 == 2);  // 这行代码在定义了NDEBUG时不会起作用

return 0;

}

定义 NDEBUG 后，assert 宏会被禁用，这使得在生产环境中，断言不会造成性能损失。

总结

• assert 用于运行时检查，帮助开发者在调试阶段发现潜在错误。

• static_assert 用于编译时检查，可以确保类型或大小等特定条件在编译时就被验证。

• assert 在发布版本中通常会被禁用，以提高程序的运行效率。

如果你希望确保某些条件在编译时就被验证，使用 static_assert 是更好的选择。如果你在调试过程中想捕捉运行时的错误，使用 assert 会很有帮助。