assert 斷言
在程序設計中，斷言（assertion）是一種放在程序中的一階邏輯（如一個結果爲真或是假的邏輯判斷式），目的是爲了標示與驗證程序開發者預期的結果－當程序運行到斷言的位置時，對應的斷言應該爲真。若斷言不會真時，程序會中止運行，並出現錯誤信息。
例如，以下的程序包括二個斷言：
x := 5;
{x > 0}
x := x + 1
{x > 1} x>0及x>1，當程序運行到二個斷言對應的位置時，斷言的內容均爲真。程序設計者可以用斷言來標示程序，提供程序正確性的相關信息。例如在一段程序前加入斷言（先驗條件），說明這段程序運行前預期的狀態。或在一段程序後加入斷言（後驗條件），說明這段程序運行後預期的結果。
以下的示例使用東尼·霍爾在1969年論文中提出的斷言標示方式：
x = 5;
x = x + 1;
// {x > 1} 以上註解中的大括號表示爲斷言，不是一般的註解。現有的主流編程語言不支持上述的標示方式，不過程序設計者仍可以用註解的方式標示斷言，標示此時應該成立的條件，只是此斷言沒有檢查機能，不成立時程序不會中止運行。
許多現代的編程語言已支持有檢查機能的斷言，可能是運行期或其他時間檢查的陳述。若在運行期中有斷言不成立，會出現斷言失敗，一般會停止程序的運行。程序設計者可以專注在斷言失敗，邏輯不一致的部份，並設法修正。
斷言的使用有助於程序設計者設計、開發及理解程序。
用途
在開發Eiffel語言的程序時，斷言是設計過程中的一部份。像C語言或Java等編程語言，主要在運行期檢查斷言是否正確，也可以用靜態斷言的方式，在編譯期檢查斷言。不論是哪一種情形，都可以檢查斷言的有效性，也可以關閉斷言檢查的機能。
契約式設計中的斷言
斷言可以當做是一種軟件的文件：斷言可以描述程序運行前預期的情形（先驗條件）以及運行後的預期的結果（後驗條件）。斷言也可以描述類型中的不變量。Eiffel編程語言將斷言和程序集成，也可以自動將程序中的斷言抽出，形成程序的文件。這是契約式設計的重要特性。以下是一個Eiffel語言的程序，其中require及ensure分別標示程序的先驗條件及後驗條件。
set_hour (a_hour: INTEGER)
-- Set `hour' to `a_hour'
require
valid_argument: a_hour >= 0 and a_hour <= 23
do
hour := a_hour
ensure
hour_set: hour = a_hour
end斷言可以用敘述的方式放在程序中，也可以用註解的方式標示。不過斷言若用註解的方式標示，在斷言和程序未同步更新時比較容易讓設計者發現問題。有斷言敘述的程序會可以在每次程序運行時，自動檢查斷言是否成立，若斷言不成立時，就會輸出錯誤信息。因此避免了程序和斷言未同步更新的問題。
運行期檢查的斷言
在程序運行時，可以用斷言檢查程序開發時的假設，確認這些假設是否成立。考慮以下的Java程序：
int total = countNumberOfUsers();
if (total % 2 == 0) {
// total is even
} else {
// total is odd and non-negative
assert(total % 2 == 1);
} 在Java語言中，%爲餘數的運算符，若其第一個運算對象爲負，其結果也爲負值。程序設計者假設total爲非負值，因此除以2的餘數只可能是0或是1，使用斷言可以使這個假設變得明確，若countNumberOfUsers傳回負值，程序會出現錯誤
此作法的最大好處是當程序出現錯誤時，程序立刻停止運行，而不會在較晚的時間才中止運行，而斷言錯誤時會回報錯誤代碼的位置，因此程序設人計者可以很快找到錯誤所在的位置。
斷言有時也會放在程序未預期會運行到的部份。例如，若switch敘述中所有可能的狀態都有對應的case敘述，不會運行到default敘述，此時可以在default敘述中加入一個條件不會成立的斷言，當程序運行到default敘述時會立刻停止運行，而不會使程序繼續在一個錯誤的狀態下運行。
Java語言在1.4版以後支持斷言機能，若程序運行時有設置對應旗標，斷言錯誤時會產生AssertionError，若未設置對應旗標，則會省略斷言敘述。C語言的斷言是在標準的開頭文件assert.h中定義，其斷言 assert (assertion) 是一個宏，若條件不成立時產生錯誤，並且中止程序運行。C++語言的斷言需配合開頭文件cassert，不過有些C++的庫也開頭文件assert.h。
上述斷言的缺點是可能有改變存儲器數據或是線程時序的風險，因此需小心的處理斷言，確認斷言在程序中沒有其他的副作用。
程序結構中的斷言有助於在不使用第三方程式庫的情形下，應用測試驅動開發的開發方式。
在開發過程中使用斷言
在軟件開發過程中，程序設計者一般會在斷言有效的情形下運行或測試程序。若出現斷言錯誤，程序設計者會立刻注意到此問題。許多斷言的實現方式會中止程序的運行，這功能方便程序設計者處理問題，若在錯誤出現後程序繼續運行，往往更不容易找到有問題程序的位置。斷言錯誤一般也會顯示一些信息，例如錯誤程序的位置，也許包括堆棧追蹤，若環境支持核心文件或是在調試工具中運行，可能還可以提供程序的完整狀態，程序設計者可以配合這些信息來修正程序的錯誤，是在除錯過程中很有利的工具。
靜態斷言
只在編譯期間檢查的斷言稱爲靜態斷言，靜態斷言必需配合清楚的註解說明。
在編譯期的模板元編程時，靜態斷言特別有用。靜態斷言也可以用在C語言的程序中，當斷言不成立時，產生有錯誤的代碼。例如以下就是一個定義靜態斷言的方法：
#define COMPILE_TIME_ASSERT(pred) switch(0){case 0:case pred:;}
COMPILE_TIME_ASSERT( BOOLEAN CONDITION ); 若(BOOLEAN CONDITION)的成果不爲真，上述程序中會有二個相同的case標記，因此編譯器會出現錯誤。此處的布林表達式是要在編譯階段就可以確定的表達式，例如(sizeof(int)==4)等。此結構無法放在函數範圍以外，因此若要運行此斷言時，必需將此斷言放在一個函數以內。
另一個常使用的靜態斷言方式如下:
static char const static_assertion[ (BOOLEAN CONDITION)
? 1 : -1
] = {'!'}; 若(BOOLEAN CONDITION)的成果不爲真，由於無法定義長度爲負值的數組，因此編譯器會出現錯誤。即使編譯器真的允許負值長度，後續的初始化字符應該也會使編譯器出現錯誤信息。此處的布林表達式是要在編譯階段就可以確定的表達式，例如(sizeof(int)==4)等。
上述的方式都需要唯一不重複的名稱。現代的編譯器支持COUNTER的預處理器定義，在每次使用到此定義時，回傳一個每次會加一的數值，因此可以產生唯一不重複的名稱[3]。
C11 (程序標準版本)及C++11可以用static_assert支持靜態斷言。
關閉斷言機能
大部份的編程語言可以用設置啓動或關閉所有的斷言，有時也可以啓動或關閉個別的斷言。一般會在開發過程中啓動斷言，在最後測試完成，要發佈正式版本給客戶時會關閉斷言。在不考慮斷言副作用的前提下，關閉斷言不作檢查可以節省評估斷言需要的代碼，在正常情形下程序仍有相同的結果。在異常的情形下，關閉斷言檢查會使得原來可能會停止的程序可以繼續運行，有時這會是比較可接受的結果。
C語言及C++可以利用預處理器在編譯階段完全關閉斷言。Java語言若要啓動斷言，需要在運行期引擎中設置特定選項，若選項未設置，不會啓動斷言，不過斷言仍存在程序中，只有在用在運行期用JIT編譯器中進行優化，或是在編譯期使用if(false)的條件，才能排除斷言運行。
和錯誤處理的比較
有必要去區分斷言和錯誤處理程序的差異。斷言只用在標示一些邏輯上不可能或不應該出現的情形，若上述情形真的出現時，表示有些基本架構已出現問題。這和錯誤處理不同，大部份錯誤的條件都是有可能出現的，只是實際上出現頻率很低。斷言不宜作爲通用的錯誤處理程序，因爲斷言一般會中止程序的運行，程序無法恢復到沒有錯誤發生前的情形，而且斷言顯示的信息只對程序設計者有幫助，對用戶的幫助不大。
考慮以下用斷言處理錯誤的程序。
int *ptr = malloc(sizeof(int) * 10);
assert(ptr);
// use ptr
... 操作系統不保證每一次運行malloc都會成功，若無法配置到存儲器，malloc會傳回NULL pointer，程序會立刻中止運行。
比較理想的錯誤處理方式是配置到存儲器時另外由程序處理。例如服務器可能有數個客戶端，可能有一些資源保留，尚未釋放，也可能有一些修改尚未寫入數據庫。此時較好的處理方法只讓單一的交易失敗，出現錯誤信息，而不是直接中止程序的運行。
自我總結
幹什麼用
斷言主要是用來判斷程序是否按照預想的邏輯運行，若不是，便終止程序，並顯示錯誤信息。
優缺點
好處是當程序出現錯誤時，程序立即停止運行，而不會在較晚的時間才終止運行，而斷言錯誤時會回報錯誤代碼的位置，因此程序設計者可以很快找到錯誤所在的位置。
缺點就是有可能會改變存儲器數據或是線程時序的風險，因此需要小心的處理斷言，確認斷言在程序中沒有其他的副作用。
使用
- 運行期檢查的斷言
- 開發過程中使用斷言
- 靜態斷言
- 關閉斷言技能
大部分的編輯語言可以用設置啓動或關閉所有的斷言，有事也可以啓動或關閉個別斷言。 - 和錯誤處理的比較
參考資料
- 主要參考wiki 斷言