在进行C语言编程时，避免不了会出现各种难以预料的错误。这些错误包括程序执行中的内存错误、数组越界、类型错误等等。这些错误如果没有被及时发现并处理，将会导致程序的崩溃和数据的丢失。为了避免这些错误的发生，我们需要使用assert.h头文件来提高C程序的稳定性。

assert.h是一个针对调试C程序的头文件。它提供了一种机制，可以让程序员在程序运行中检查一个声明的条件是否为真。如果条件判断为假，assert.h则会打印出有用的调试信息，并退出程序。

assert.h的基本用法

assert.h头文件提供了一个宏，这个宏被命名为assert()。它允许程序员在代码中注入一个条件判断，当条件判断失败时，assert()就会抛出一个异常并退出程序。assert()使用两个参数：第一个参数是条件表达式，第二个参数是指示assert()函数发生错误时应该打印的错误消息。例如：

```c

#include

#include

int main ()

{

int i = 10;

/* 不断检查 i 是否为0. */

while( i > 0 )

{

printf("The value of i is %d\n", i);

i--;

assert( i > 0);

}

return 0;

}

```

在上面的例子中，我们使用了assert()宏来确保i变量的值大于0。当i的值变为0时，assert()宏将会抛出一个异常。

如果我们运行上面的代码，我们将会看到以下输出结果：

```

The value of i is 10

The value of i is 9

The value of i is 8

The value of i is 7

The value of i is 6

The value of i is 5

The value of i is 4

The value of i is 3

The value of i is 2

The value of i is 1

Assertion failed: i > 0, file assert_example.c, line 12

```

在这个例子中，assert宏抛出了一个异常，并指示i变量的值小于或等于0。打印的错误消息包括文件和行号的信息，这有助于我们更快地追踪到错误点。

优点与缺点

assert.h的优点

assert.h的主要优点是它让程序员可以快速定位程序错误产生的点。不同于其他错误处理代码，assert代码是嵌入在代码中的，编译器会自动处理，因此无需考虑错误处理代码的额外开销。当我们知道某一个条件一定成立时，assert.h可以使我们更加自信地运用这个条件，肯定地声称这个条件对于我们的问题非常关键。

assert.h的缺点

assert.h的主要缺点是它会使程序变慢。在进行运行期间的调试时，每个assert函数的调用都会导致程序的暂停。这意味着assert.h不适用于性能至关重要的程序，例如需要进行大量计算和I/O的程序。

另一个问题是，assert.h宏定义常常在标准库和其他库中使用了一堆自己的宏。这样导致一个问题可以有数个不同的实现方式，这些实现方式也有可能会干扰彼此。

如何正确使用assert.h

虽然assert.h可以提高C程序的稳定性，但是要正确使用assert.h，需要注意以下几点：

1. 不要依赖assert.h

assert.h通常只在调试时使用，因此我们不应该依赖assert.h来找到我们的程序中的所有错误。最好在代码中添加错误处理代码，以便在遇到问题时处理它们。

2. 不要使用assert.h处理用作函数参数的指针

在某些情况下，assert.h不能检测到一些潜在的指针错误。例如，当我们调用一个函数时，如果提供了一个不良指针，程序可能会顺利执行，但是它可能会在稍后的某个时间崩溃。因此，我们应该在使用assert.h检查指针之前，先测试此指针是否为空。在大多数情况下，使用值的返回值或输入参数的指南更加可靠，因为它们能够在程序的任何地方捕获错误。

3. 不要在断言中进行复杂的计算

尽管assert.h宏检查程序是否能够满足某些前提条件，但它并不适合执行复杂的计算。当进行复杂的计算时，我们应该将所有的计算放在断言之外，并将结果传递给assert.h。这有助于避免计算中的任何副作用（例如，副作用可能会更改全局状态）。

4. 编写直观的错误信息

在使用assert.h宏时，我们应该尽可能编写详细和具有启发性的错误信息，这可以帮助我们尽快地查找程序错误。要确保错误信息精确而不是含糊不清，同时还要避免在错误信息中包含敏感信息（如密码、用户名等）。

总结

assert.h头文件提供了一种机制，可以在程序运行中检查条件是否成立，并在条件不成立时抛出异常并退出程序。尽管assert.h能够提高程序的稳定性，但它不应用于检测输入参数的验证处理和保证函数的正确性。在使用assert.h时，我们需要遵守一些规则，例如不进行复杂的计算，避免包含敏感信息。只有使用得当，assert.h才能真正地提高程序的可靠性，减少错误和失误的发生。