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代碼安全性如何在if和assert中做選擇?

2021-03-06 14:43

道哥分享

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一、前言

二、assert 斷言

三、if VS assert

五、總結

一、前言

我們在擼代碼的時候,經常需要對代碼的安全性進行檢查,例如:

1．指針是否為空?

2．被除數是否為 0?

3．函數調用的返回結果是否有效?

4．打開一個文件是否成功?

對這一類的邊界條件進行檢查的手段,一般都是使用 if 或者 assert 斷言,無論使用哪一個,都可以達到檢查的目的。那么是否就意味著:這兩者可以隨便使用,想起來哪個就用哪個?

這篇小短文我們就來掰扯掰扯:在不同的場景下,到底是應該用 if,還是應該使用 assert 斷言?

寫這篇文章的時候,我想起了孔乙己老先生的那個問題:茴香豆的“茴”字有幾種寫法?

似乎我們沒有必要來糾結應該怎么選擇,因為都能夠實現想要的功能。以前我也是這么想的,但是,現在我不這么認為。

成為技術大牛、拿到更好的offer,也許就在這些細微之間就分出了勝負。

二、assert 斷言

剛才,我問了下旁邊的一位工作 5 年多的嵌入式開發者:if 和 assert 如何選擇?他說:assert 是干什么的?!

看來,有必要先簡單說一下 assert 斷言。

assert() 的原型是:

void assert(int expression);

1．如果宏的參數求值結果為非零值,則不做任何操作(no action);
2．如果宏的參數是零值,就打印診斷消息,然后調用abort()。

例如下面的代碼:

#include

1．當 b 不為 0 時,assert 斷言什么都不做,程序往下執行;
2．當 b 為 0 時,assert 斷言就打印錯誤信息,然后終止程序;

從功能上來說,assert(0 != b); 與下面的代碼等價:

if (0 == b){ fprintf(stderr, "b is zero．．．"); abort();}
assert 是一個宏,不是一個函數

在 assert．h 頭文件中,有如下定義:

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

既然是宏定義,說明是在預處理的時候進行宏替換。(關于宏的更多內容,可以看一下這篇文章:提高代碼逼格的利器:宏定義-從入門到放棄)。

從上面的定義中可以看到:

如果定義了宏 NDEBUG,那么 assert() 宏將不做什么動作,也就是相當于一條空語句:(void)0;,當在 release 階段編譯代碼的時候,都會在編譯選項中(Makefile)定義這個宏。如果沒有定義宏 NDEBUG,那么 assert() 宏將會把一些檢查代碼進行替換,我們在開發階段執行 debug 模式編譯時,一般都會屏蔽掉這 NDEBUG 這個宏。三、if VS assert

還是以一個代碼片段來描述問題,以場景化來討論比較容易理解。

// brief: 把兩個短字符串拼接成一個字符串char *my_concat(char *str1, char *str2){ int len1 = strlen(str1); int len2 = strlen(str2); int len3 = len1 + len2; char *new_str = (char *)malloc(len3 + 1); memset(new_str, 0 len3 + 1); sprintf(new_str, "%s%s", str1, str2); return new_str;}

如果一個開發人員寫出上面的代碼,一定會被領導約談的!它存在下面這些問題:

沒有對輸入參數進行有效性檢查;沒有對 malloc 的結果進行檢查;sprintf 的效率很低;．．．1．使用 if 語句來檢查char *my_concat(char *str1, char *str2){ if (!str1 || !str2) // 參數錯誤 return NULL; int len1 = strlen(str1); int len2 = strlen(str2); int len3 = len1 + len2; char *new_str = (char *)malloc(len3 + 1); if (!new_str) // 申請堆空間失敗 return NULL; memset(new_str, 0 len3 + 1); sprintf(new_str, "%s%s", str1, str2); return new_str;}
2．使用 assert 斷言來檢查char *my_concat(char *str1, char *str2){ // 確保參數正確 assert(NULL != str1); assert(NULL != str2); int len1 = strlen(str1); int len2 = strlen(str2); int len3 = len1 + len2; char *new_str = (char *)malloc(len3 + 1); // 確保申請堆空間成功 assert(NULL != new_str); memset(new_str, 0 len3 + 1); sprintf(new_str, "%s%s", str1, str2); return new_str;}

3．你喜歡哪一個?

首先聲明一點:以上這 2 種檢查方式,在實際的代碼中都很常見,從功能上來說似乎也沒有什么影響。因此,沒有嚴格的錯與對之分,很多都是依賴于每個人的偏好習慣不同而已。

(1) assert 支持者

我作為 my_concat() 函數的實現者,目的是拼接字符串,那么傳入的參數必須是合法有效的,調用者需要負責這件事。如果傳入的參數無效,我會表示十分的驚訝!怎么辦:崩潰給你看!

(2)if 支持者

我寫的 my_concat() 函數十分的健壯,我就預料到調用者會亂搞,故意的傳入一些無效參數,來測試我的編碼水平。沒事,來吧,我可以處理任何情況!

這兩個派別的理由似乎都很充足!那究竟該如何選擇?難道真的的跟著感覺走嗎?

假設我們嚴格按照常規的流程去開發一個項目:

1．在開發階段,編譯選項中不定義 NDEBUG 這個宏,那么 assert 就發揮作用;

2．項目發布時,編譯選項中定義了 NDEBUG 換個宏,那么 assert 就相當于空語句;

也就是說,只有在 debug 開發階段,用 assert 斷言才能夠正確的檢查到參數無效。而到了 release 階段,assert 不起作用,如果調用者傳遞了無效參數,那么程序只有崩潰的命運了。

這說明什么問題?是代碼中存在 bug?還是代碼寫的不夠健壯?

從我個人的理解上看,這壓根就是單元測試沒有寫好,沒有測出來參數無效的這個 case!

4． assert 的本質

assert 就是為了驗證有效性,它最大作用就是:在開發階段,讓我們的程序盡可能地 crash。每一次的 crash,都意味著代碼中存在著 bug,需要我們去修正。

當我們寫下一個 assert 斷言的時候,就說明:斷言失敗的這種情況是不可以的,是不被允許的。必須保證斷言成功,程序才能繼續往下執行。

5． if-else 的本質

if-else 語句用于邏輯處理,它是為了處理各種可能出現的情況。就是說:每一個分支都是合理的,是允許出現的,我們都要對這些分支進行處理。

6．我喜歡的版本char *my_concat(char *str1, char *str2){ // 參數必須有效 assert(NULL != str1); assert(NULL != str2); int len1 = strlen(str1); int len2 = strlen(str2); int len3 = len1 + len2; char *new_str = (char *)malloc(len3 + 1); // 申請堆空間失敗的情況,是可能的,是允許出現的情況。 if (!new_str) return NULL; memset(new_str, 0 len3 + 1); sprintf(new_str, "%s%s", str1, str2); return new_str;}

對于參數而言:我認為傳入的參數必須是有效的,如果出現了無效參數,說明代碼中存在 bug,不允許出現這樣的情況,必須解決掉。

對于資源分配結果(malloc 函數)而言:我認為資源分配失敗是合理的,是有可能的,是允許出現的,而且我也對這個情況進行了處理。

當然了,并不是說對參數檢查就要使用 assert,主要是根據不同的場景、語義來判斷。例如下面的這個例子:

int g_state;void get_error_str(bool flag){ if (TRUE == flag) { g_state = 1; assert(1 == g_state); // 確保賦值成功 } else { g_state = 0; assert(0 == g_state); // 確保賦值成功 }}

flag 參數代表不同的分支情況,而賦值給 g_state 之后,必須保證賦值結果的正確性,因此使用 assert 斷言。

五、總結

這篇文章分析了 C 語言中比較晦澀、模糊的一個概念,似乎有點虛無縹緲,但是的確又需要我們停下來仔細考慮一下。

如果有些場景,實在拿捏不好,我就會問自己一個問題:

這種情況是否被允許出現?

不允許:就用 assert 斷言,在開發階段就盡量找出所有的錯誤情況;

允許:就用 if-else,說明這是一個合理的邏輯,需要進行下一步處理。

【原創聲明】