1. 从static_assert 说起

事情得从Ｃ++11 新引入的 static_assert 说起。

static_assert 意为 “静态断言”。语法如下：

static_assert(编译期常量表达式，字面字符串常量);

其中 “编译期常量表达式” 得是一个在编译期间，就能求值的表达式，“字面字符串”指直接写在代码的字符串。前者是接受检查的条件，后者是条件不成立时，程序员想要借助编译器的输出内容的抱怨。

在C++的语境下，“静态 / static” 通常指程序编译期间的事情。static_assert 可以让程序在编译时期检查一些固定条件。程序都还没有运行起来，有什么固定条件可以检查呢？最常见的有两种：

• 编译的机器环境，比如是 64 位机，还是 32 位机；
• 代码中的数据类型。

我们以第一种情况举下例子：C++ 对 long （长整型）的宽度要求是：至少 32位（也就是4字节）。假设，我们写一个程序，只想在 long 长度为64位（8字节）的环境下编译通过，那么，使用static_assert 在编译期间检查的代码，示例如下：

#include <iostream>

int main()
{
    static_assert(sizeof(long) >= 8, "long 在当前平台下，不够 long，不足 64 位");
}

这段代码在linux 等环境下，编译、运行都不会出问题。大家可以试试：远程linux运行，静态检查 long 长度 ≥ 8字节 。但在 Windows 下编译会失败，更谈不上运行：

注意红色的输出信息，有一部分正是我们提供给 static_assert() 的第二个入参……这看起来多么人性化啊！我们（程序员）把对环境的不满意，直接地、痛快地、淋漓尽致地表达出来的……

问题来了，存在数十年，来自 C 语言，本质是一个宏定义的 assert，只能有一个入参，也就是待检查的条件表达式，没有第二个入参，于是使用它的程序员就只能把抱怨、吐槽、不满的内容尽吞心情，长久下来，内分泌失调怎么办？

2. assert：何时用断言？

assert 就是“断言”，相比前面提到的新人（转眼都12年了） “static_assert”，它就是“动态”断言了，意思是，它是在程序运行期间内才开始“断案”。

多数C++程序员使用 static_assert 的机会并不多，但使用 assert 机会就很多，基本是必要的+编程的必备技能。

知识点来了！

程序运行难免会有错误，从原因上分析，通常有两大类：1、设计错误，2、实现错误。

比如，小丁想写一个用于判断某一年是不是闰年的工具软件，结果他不知道有 “每400年” 的规则，那么他实现出来的程序，当然就存在问题；这就叫设计错误。另一情况，小丁清楚知道如何判断闰年，可是在写代码时，一不小心，把 400 写成 40，这就叫实现错误。

现实中的程序BUG，主要是实现错误。而 assert 工具，也完全是为了减少实现错误。我们再举个例子——

假设小丁在写一个给大象体检的程序，需要知道大象的体重。现在不是三国，所以已经有可以直接称大象体重的地秤，并且这个地秤有接口和电脑对接，现在需要写一个函数，来对接接口，读取重量。小丁很忙，于是让小印去实现这个函数，两个约定好基本设计：这个函数返回一个整数，单位是公斤。

假设这个函数原型是 “int 读取大象体重() ” 小丁知道小印这人不是很靠谱，将单位搞错这种事他就经常犯，此时，在调用这个函数时，小丁就可以这样处理：

...

int kg = 读取大象体重();
asssert(kg > 15 && kg < 150000); // 断言1头大象体重应该在15公斤到150吨之间

// 开始使用大象体重 kg 

...

没错，团队编程时，我们既要相信团队，又要不相信团队中的任何一个人，特别是你的上家。如果一个人写程序，就更不要过于相信自己。因此，对于团队内部已经约定好的条件，可以使用 assert 来检查，因为 assert 最大的特点就是：条件不符，我就敢让这个程序直接死给大家看。显然 assert 主要用在一个程序的内部调试阶段。所以这里的大家，是指团队内部。

如果条件来自最终用户的输入，就不能再使用 assert 这样粗暴的方式，而是要让程序做到以下三点（按重要性及优先级由高到低排列）：

1. 火眼金睛：能查出用户各种有意无意甚至恶意的乱输入，即不上当；
2. 固若金汤：不因读到用户的错误输入而直接挂掉；
3. 不卑不亢：同时还能给出合适的反馈，不臭脸（因为要考虑有些用户只是无意操作错误），也不当“舔狗”（因为要考虑有些“用户”就是恶意攻击的，程序使用“舔狗”式的反应，容易耗费过多资源，造成连正常用户也无法响应）

3. assert 小“缺陷”与解决

言归正传，相比 static_assert，assert 没有提供断言失败时消息说明，仅程序员无法吐槽其实是小事，主要是不方便从程序运行的异常结果（因为 assert 而异外退出），一眼看到问题的具体情况。

解决方法就是一个行业里惯用的小伎俩，以前面大象体重断言失败为例：

asssert((kg > 15 && kg < 150000) 
              && "1头大象体重应该在15公斤到150吨之间!" ); 
...

现在，当 kg 的数值显然不对头时，程序会直接退出，并且屏幕上出现的断言失败的信息中，将含有“1头大象体重应该在15公斤到150吨之间!” 的描述。

如果你喜欢的话，可以将这句话前面的 && 改为 and （C++支持用 and 表示 &&，即：并且）。

asssert((kg > 15 && kg < 150000) 
              and "1头大象体重应该在15公斤到150吨之间!" ); 

简单地说，就是把原来的 assert(条件)，改为 assert( 条件 and “断言失败时的描述” )

解释一下它的工作原理： C++的字符串数据，本质是一个指针，并且直接写在代码中的字符串，即“字面字符串常量”，肯定不会是一个空指针（因为肯定有数据），当布尔值时，就是永远为真。所以原有条件再加上 “并且永远为真”，完全不影响原有条件是否成立的判定。

比如：

assert (2 > 1 and "这怎么可能？？？"); // 真 并且 真 -> 真

永远不会看到 “这怎么可能？？？”，因为 2>1 一定成立，而：

assert (2 < 1 and "这怎么可能？？？"); // 假 并且 真 -> 假

则断言失败。

再来：

assert ("我是天下最帅的人" and "我是天下最富的人");

断言成功。不在于字符串的内容，在于字符串就是真。