[西门子] C语言中的断言:如何使用assert.h头文件进行调试

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查看248 | 回复0 | 2024-6-28 08:01:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
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01
本节重点
assert.h头文件介绍

在编程中,我们经常会遇到一些错误或异常,比如数组越界,空指针,非法输入等。这些错误或异常可能会导致程序崩溃,或者产生不正确的结果。为了避免这些问题,我们需要在编写代码的过程中,对一些关键的条件进行检查,以确保程序的正确性和稳定性。这就是断言的作用。
断言是一种编程技巧,它允许我们在代码中插入一些表达式,用来验证程序的状态或逻辑。如果表达式的值为真,那么断言通过,程序继续执行;如果表达式的值为假,那么断言失败,程序终止,并显示一条错误信息,告诉我们断言失败的原因和位置。这样,我们就可以及时发现和修复程序中的错误或异常。

基本思想:
在C语言中,我们可以使用assert.h头文件来实现断言的功能。assert.h头文件是C标准库的一个头文件,它提供了一个名为assert的宏定义,用法如下:



#include <assert.h>assert(expression);其中,expression是一个任意的C语言表达式,它的值可以是真或假。如果expression的值为真,那么assert什么也不做,程序继续执行;如果expression的值为假,那么assert会调用abort函数,产生异常中断,并显示一条错误信息,格式如下:


Assertion failed: expression, file filename, line line_number其中,filename是包含assert的源文件的名称,line_number是assert所在的行号。这样,我们就可以根据错误信息,快速定位到程序中的错误或异常。


举例说明







































#include <stdio.h>#include <assert.h>
// 定义一个函数,用于计算两个整数的最大公约数int gcd(int a, int b) {    // 使用assert检查参数是否为正数    assert(a > 0 && b > 0);    // 使用辗转相除法计算最大公约数    while (a != b)   {        if (a > b)     {            a = a - b;        }     else     {            b = b - a;        }    }    // 返回最大公约数    return a;}
// 定义一个主函数,用于测试gcd函数int main() {    // 定义一些测试用例    int a1 = 12, b1 = 18; // 最大公约数为6    int a2 = 15, b2 = 25; // 最大公约数为5    int a3 = 0, b3 = 10; // 非法参数,会触发断言    // 调用gcd函数,打印结果    printf("gcd(%d, %d) = %d\n", a1, b1, gcd(a1, b1));    printf("gcd(%d, %d) = %d\n", a2, b2, gcd(a2, b2));    printf("gcd(%d, %d) = %d\n", a3, b3, gcd(a3, b3));     // 这一行会导致程序终止,并显示错误信息    return 0;}程序测试


输出:

从输出中可以看出,当我们传入非法的参数a3和b3时,程序就会终止,并显示断言失败的原因和位置。这样,我们就可以及时发现和修复参数检查的错误。
使用断言的好处是,它可以帮助我们在开发和测试阶段,快速发现和定位程序中的错误或异常,提高程序的质量和可靠性。使用断言的注意事项是,它只应该用于检查一些不应该发生的情况,比如程序的前置条件,后置条件,不变式等,而不应该用于检查一些可能发生的情况,比如用户的输入,文件的读写,网络的通信等,因为这些情况应该用正常的逻辑和错误处理来处理,而不是用断言来终止程序。
另外,断言是一种调试工具,它只在调试模式下有效,如果我们在编译时定义了一个名为NDEBUG的宏,那么断言就会被屏蔽掉,不会对程序产生任何影响。这样,我们就可以在发布程序时,关闭断言,以提高程序的性能和安全性。
要定义NDEBUG宏,我们只需要在包含assert.h头文件之前,使用以下语句:


#define NDEBUG要取消NDEBUG宏的定义,我们只需要在包含assert.h头文件之前,使用以下语句:


#undef NDEBUG




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工控小新
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