Основы программирования в Linux

В тех случаях, когда внутренняя логика системы нуждается в подкреплении, X/Open предоставляет макрос 
assert
, применяемый для проверки правильности исходных данных и остановки выполнения программы в противном случае.
<b>#include &lt;assert.h&gt;</b>
<b>void assert(int expression)</b>
Макрос 
assert
 вычисляет выражение и, если оно не равно нулю, выводит некоторую диагностическую информацию о стандартной ошибке и вызывает функцию 
abort
 для завершения программы.
Заголовочный файл assert.h определяет макросы в зависимости от определения флага 
NDEBUG
. Если 
NDEBUG
 определен во время обработки заголовочного файла, 
assert
 определяется по существу как ничто. Это означает, что вы можете отключить проверки заданных выражений во время компиляции, компилируя с опцией 
-DNDEBUG
 или вставив перед включением файла assert.h строку
#define NDEBUG
в каждый исходный файл.
Этот метод применения порождает проблему. Если вы используете 
assert
 во время тестирования, но отключите макрос в рабочем коде, в вашем рабочем коде может оказаться менее строгая проверка, чем применявшаяся в процессе его тестирования. Обычно макросы 
assert
 не оставляют включенными в рабочем коде — вряд ли вам понравится рабочий код, предоставляющий пользователю недружелюбное сообщение 
assert failed
 и останавливающий программу. Быть может, лучше написать свою отслеживающую ошибки подпрограмму, которая проверяет выражение, использовавшееся в макросе, но не нуждается в полном отключении в рабочем коде.
Вы также должны убедиться в том, что у выражения макроса 
assert
 нет побочных эффектов. Например, если вы применяете вызов функции с побочным эффектом, этот побочный эффект не проявится в рабочем коде с отключенными макросами 
assert
.
Выполните упражнение 10.2.
Упражнение 10.2. Программа assert.c.
Далее приведена программа assert.c, определяющая функцию, которая должна принимать положительное значение. Она защищает от ввода некорректного аргумента благодаря применению макроса 
assert
.
После включения заголовочного файла assert.h и функции "квадратный корень", проверяющей положительное значение параметра, вы можете писать функцию 
main
.
#include &lt;stdio.h&gt;
#include &lt;math.h&gt;
#include &lt;assert.h&gt;
#include &lt;stdlib.h&gt;
double my_sqrt(double x) {
 assert(x &gt;= 0.0);
 return sqrt(x);
}
int main() {
 printf(&quot;sqrt +2 = %g\n&quot;, my_sqrt(2.0));
 printf(&quot;sqrt -2 = %g\n&quot;, my_sqrt(-2.0));
 exit(0);
}
Теперь при выполнении программы вы увидите нарушение в макросе 
assert
 при передаче некорректного значения. Точный формат сообщения о нарушении условия макроса assert в разных системах разный.
 
$ <b>сс -о assert assert.с -lm</b>
$ <b>./assert</b>
sqrt +2 = 1.41421
assert: assert.c:7: my_sqrt: Assertion 'x &gt;= 0.0' failed.
Aborted
$
Как это работает
Когда вы попытаетесь вызвать функцию 
my_sqrt
 с отрицательным числом, макрос 
assert
 даст сбой. Он предоставляет файл и номер строки, в которой нарушено условие и само нарушенное условие. Программа завершается прерыванием 
abort
. Это результат вызова 
abort
 макросом 
assert
.
Если вы перекомпилируете программу с опцией 
-DNDEBUG
, макрос 
assert
 не компилируется, и вы получаете 
NaN
 (Not a Number, не число) — значение, указывающее на неверный результат при вызове функции 
sqrt
 из функции 
my_sqrt
.
$ <b>cc -о assert -DNDEBUG assert.с -lm</b>
$ <b>./assert</b>
sqrt +2 = 1.41421
sqrt -2 = nan
$
Некоторые более старые версии математической библиотеки генерируют исключение для математической ошибки, и ваша программа будет остановлена с сообщением "Floating point exception" ("Исключение для числа с плавающей точкой") вместо возврата NaN.
  
Устранение ошибок использования памяти
 
Распределение динамической памяти — богатый источник ошибок, которые трудно выявить. Если вы пишете программу, применяющую функции 
malloc
 и 
free
 для распределения памяти, важно внимательно следить за блоками, которые вы выделяете, и быть уверенным в том, что не используется блок, который вы уже освободили.
Обычно блоки памяти выделяются функцией 
malloc
 и присваиваются переменным-указателям. Если переменная-указатель изменяется, и нет других указателей, указывающих на блок памяти, он становится недоступным. Это утечка памяти, вызывающая увеличение размера программы. Если вы потеряете большой объем памяти, скорость работы вашей системы, в конце концов, снизится, и система уйдет за пределы памяти.
Если вы записываете в область, расположенную после конца выделенного блока (или перед началом блока), вы с большой долей вероятности повредите структуры данных, используемые библиотекой malloc, следящей за распределением памяти. В этом случае в какой-то момент времени вызов 
malloc
 или даже 
free
 приведет к нарушению сегментации, и ваша программа завершится аварийно. Определение точного места возникновения сбоя может оказаться очень трудной задачей, поскольку нарушение могло возникнуть задолго до события, вызвавшего аварийное завершение программы.
 
Неудивительно, что существуют коммерческие и бесплатные средства, способные помочь в решении проблем этих двух типов. Например, есть много разных версий функций 
malloc
 и 
free
, которые содержат дополнительный код для проверки выделения и освобождения блоков памяти и пытаются учесть двойное освобождение блока и другие типы неправильного использования памяти.