基本介紹
基本釋義,相關實例,
基本釋義
相關實例
1. 在非法輸入（Invalid Inputs）中保護你的程式
一個好程式，在非法輸入的情況下，要么什麼都不輸出，要么輸出錯誤信息。有幾種方法來防止非法的輸入：
（1）檢查來自於外部資源（external sources）的所有數據的值，例如來源於網路的數據的值，來源於檔案的數據的值。檢查的目的是保證數據值在一個允許的範圍內。
（2）檢查每一個例程（routine）的輸入參數值。
一旦非法輸入被發現，那么應該根據情況進行處理。防禦式編程的最佳的形式是在一開始就不引入錯誤。
2. 斷言（Assertions）
一個斷言通常是一個例程（routines）或者一個宏（marcos）。每個斷言通常含有兩個參數：一個布爾表示式（a boolean expression）和一個訊息（a message）。一個布爾表達式的反面表示了一個錯誤。C 標準庫提供了一個 assert 宏，它只帶有一個參數，用法如下：
assert(1 == 0); // 注意 boolean expression 不要加引號
使用 assert 宏，需要包含頭檔案 cassert 或者assert.h，執行上面語句的結果是程式終止運行，輸出與下面訊息類似的訊息：
通常來說，我們會定義自己的 assert 宏，其目的有兩個：
（1）新增參數，例如新增一個訊息參數，使得 assert 宏輸出更為豐富的信息。
（2）改變 assert 的行為內容。C 標準庫中的 assert 宏將中斷程式，實際上，我們可以讓程式繼續運行而不中斷或者進入調試狀態等，另外還可以控制訊息輸出的目標，即控制訊息是輸出到控制台還是文本檔案，甚至是通過網路發出。
下面是一個 C++ 實現的斷言：
#define Assert(exp, message) \
{ \
if (!(exp)) \
{ \
std::cout << "Assertion failed: " << #exp << "\n" \
<< "Message: " << message << "\n" \
<< "line: " << __LINE__ << "\n" \
<< "file: " << __FILE__ << "\n"; \
exit(EXIT_FAILURE); \
} \
}
#else
#define Assert(exp, message)
執行 Assert(1 == 0, "Error"); 結果為：
Assertion failed: 1 == 0
Message: Error
line: 24
使用斷言應該注意一下的幾個問題：
1）對非預期錯誤使用斷言
斷言中的布爾表達式的反面一定要描述一個非預期錯誤，下面所述的在一定情況下為非預期錯誤的一些例子：
（1）空指針。
（2）輸入或者輸出參數的值不在預期範圍內。
（3）數組的越界。
非預期錯誤對應的就是預期錯誤，我們通常使用錯誤處理代碼來處理預期錯誤，而使用斷言處理非預期錯誤。在代碼執行過程中，有些錯誤永遠不應該發生，這樣的錯誤是非預期錯誤。斷言可以被看成是一種可執行的注釋，你不能依賴它來讓代碼正常工作（《Code Complete 2》）。例如：
int nRes = f(); // nRes 由 f 函式控制， f 函式保證返回值一定在 -100 ~ 100
Assert(-100 <= nRes && nRes <= 100); // 斷言，一個可執行的注釋
由於 f 函式保證了返回值處於 -100 ~ 100，那么如果出現了 nRes 不在這個範圍的值時，就表明一個非預期錯誤的出現。後面會講到“隔欄”，那時會對斷言有更加深刻的理解。
2）不要把需要執行的代碼放入斷言中
斷言用於軟體的開發和維護，而通常不在發行版本中包含斷言。
需要執行的代碼放入斷言中是不正確的，因為在發行版本中，這些代碼通常不會被執行，例如：
Assert(f()); // f 函式通常在發行版本中不會被執行
而使用如下方法則比較安全：
res = f();
Assert(res); // 安全
3）對來源於內部系統的可靠的數據使用斷言，而不要對外部不可靠的數據使用斷言，對於外部不可靠數據，應該使用錯誤處理代碼。再次強調，把斷言看成可執行的注釋。
前條件（preconditions）和後條件（postconditions）
前條件是調用方代碼在調用例程（routines）或者實例化對象之前要確保為真的條件，後條件是例程執行後或者類實例化後應滿足的條件。下面是一個例子：
// 前條件，這裡 nNum1 和 nNum2 的取值被前面代碼所約束並保證取值在 -50 ~ 50
Assert(-50 <= nNum1 && nNum1 <= 50, "Add_nNum1");
Assert(-50 <= nNum2 && nNum2 <= 50, "Add_nNum2");
int nRes = add(nNum1, nNum2);
// 後條件
Assert(-100 <= nRes && nRes <= 100, "Add_nRes");
注意，由於 nNum1 和 nNum2 取值範圍已經被約束，因此可以使用斷言，但是如果 nNum1 和 nNum2 的值來源於不可靠的外部系統，那么應該使用錯誤處理代碼，而不是使用斷言。
3. 錯誤處理技術
這裡主要講述如何處理預期錯誤。
（1）終止程式運行
有些錯誤非常嚴重，如果出現，那么最好就的做法就是讓程式終止並且讓用戶重啟程式。例如，對於顯示 X 光片的繪圖程式，如果數據出錯，那么就關閉程式，這個時候關閉程式要遠遠好於顯示錯誤的數據。
（2）繼續程式運行
有時候，錯誤出現了，但是沒有必要去關閉程式，那么就有兩種處理方案：
a. 在例程中處理錯誤
例如讓例程返回一個中立值，這是一種可行的方法，中立值在有些語言裡面被描述為“類型的默認值”，例如整型的中立值為 0，指針的中立值為 NULL（或 null 等）
b. 在例程外處理錯誤
返回一個錯誤碼也是可行的，返回錯誤碼意味著，錯誤將交由其他程式部分來處理，而不是本例程處理。
對於出現了錯誤，而沒有終止程式的運行，這時候，你可以在日誌檔案中添加一個警告信息。
抉擇：正確性和健壯性
有些程式要求非常高的正確性，而有些程式要求較高的健壯性，通常兩者我們只能取其一。
（1）正確性意味著結果永遠是正確的，如果出錯，寧願不給出結果也不要給定一個不準確的值。
（2）健壯性意味著通過一些措施，保證軟體能夠正常運行下去，即使有時候會有一些不準確的值出現。
4. 隔欄（barricades）
隔欄本身就是一組錯誤處理代碼，對於內部類只需要使用斷言而無需使用錯誤處理代碼。當斷言為假時，表明了問題出在了程式中而不是數據中，需要通過修改代碼來消除問題。在此，請讀者聯繫本文開始 --- “在非法輸入（Invalid Inputs）中保護你的程式”這一部分進行思考。
