契约式编程-白红宇

契约式编程

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发布时间：2019-05-10

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契约是减少大型项目成本的突破性技术。契约由先验条件、后验条件、错误和不变量等概念组成。契约可以而加到 C++ 中而无需对语言加以改造，但是却十分笨拙且不一致。

在语言内部支持契约的目的是：

给契约一个一致的观感

提供工具支持

使编译器能够根据从契约中收集的信息生成更好的代码

易于管理并强制实行契约

处理契约继承

契约的概念很简单——它只是必须为真的表达式。如若不然，契约就被违反，那么按照定义，程序中就一定有 bug 。契约构成了程序规格说明的一部分，只不过是从文档中挪到了代码中。就像每个程序员所知道的那样，文档通常是不完整的、过时的、错误的或者是不存在的。将契约挪到代码中就使得契约变得可对程序验证了。

断言契约

最基本的契约是

。断言在代码内插入一个可检查的表达式，这个表达式在正常情况下必须为真：

assert(expression);

C 程序员会有似曾相识的感觉。但是与 C 不同的是，函数体内的

assert

会抛出

AssertException

，这个异常可以被捕获并处理。如果代码必须处理其他代码对其的误用，如果代码必须是失败可证的，捕获契约违规就很有用，它同样也是调试的有力工具。

契约先验条件和契约后验条件

契约先验条件指出语句执行的先验条件条件。最典型的用法可能要数验证函数参数的有效性了。契约后验条件验证语句的结果。最典型的用法要数验证函数返回值得合法性以及它的任何副作用。语法结构为：

in	{	    ...契约先验条件...	}	out (result)	{	    ...契约后验条件...	}	body	{	    ...代码...	}

按照定义，如果契约先验条件被违反，则过程体（body）将受到错误的参数。这将抛出一个 InException 异常。如果契约后验条件被违反，则意味着过程体中有一个 bug ，将抛出一个 OutException 异常。

in 或 out 子句都可以被省略。如果过程体带有有 out 子句，变量 result 将被声明并被赋给函数的返回值。例如，我们实现一个求平方根的函数：

long square_root(long x)	    in	    {		assert(x >= 0);	    }	    out (result)	    {		assert((result * result) == x);	    }	    body	    {		return math.sqrt(x);	    }

in 和 out 中的断言叫做

契约

。其中可以出现任何 D 的语句或者表达式，但是必须要保证这些语句没有副作用，并且最终发行版中的代码不依赖于这些代码的作用。在构建发行版的程序时，这些代码将不会包括在其中。

如果函数返回　void，即没有结果，那么　out　字句中自然也没有 result 的声明。在这种情况下，使用：

void func()	   out	   {		...契约...	   }	   body	   {		...	   }

在 out 语句中，

result

被初始化并设为函数的返回值。

编译器可以设计为每个 in 和 inout 参数都在 in { } 中被引用，并且每个 out 和 inout 参数都在 out { } 中被引用。

in-out 语句也可以被用在函数内部，例如，可以用来检查循环的结果：

in	{	    assert(j == 0);	}	out	{	    assert(j == 10);	}	body	{	    for (i = 0; i < 10; i++)		j++;	}

这个特性目前尚未实现。

In，Out和继承

如果派生类的函数重写了父类中的一个函数，那么它只须满足基类函数的一条

in

契约。重写函数

放松

了契约。

反过来，所有的 out 契约都必须满足，所以重写函数收紧了 out 契约。

类不变量

类的不变量用来指定类中总是为真（除了在执行成员函数时）的特性。它们在

中介绍。.

参考书目

转载地址：http://tjrmb.baihongyu.com/

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