用BOOST_ASSERT代替assert

本文介绍了如何使用 BOOST_ASSERT 替代 C++ 中的标准 assert 函数,并探讨了 BOOST_ASSERT 的两个扩展功能:停用断言和自定义断言错误处理函数。

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用BOOST_ASSERT代替assert

(转载请注明来源于金庆的专栏)

断言assert()简单地输出错误信息并调用abort()退出是相当好用的功能.
错误信息包括文件名, 代码行, 及出错的表达式.
(如果能像Java, Python那样获取出错时的调用栈(traceback)就更好了,
可惜C++中好像无法得到调用栈?)

出于某些特殊的目的, 可以用BOOST_ASSERT()来代替assert().
BOOST_ASSERT()比assert()更灵活, (虽然也没有调用栈信息),
其基本的行为与assert()一致.

有两点扩展功能:

1. 可以定义BOOST_DISABLE_ASSERTS来停用BOOST_ASSERT().

assert通过定义NDEBUG来停用, 但是有时候想要发布一个调试版,
不能定义NDEBUG, 无法停用assert().
用BOOST_ASSERT()就多了一个控制选项, 即可以在调试版中停用断言.

2. 可以定义BOOST_ENABLE_ASSERT_HANDLER, 来调用自定义的断言出错函数.

如果定义了 BOOST_ENABLE_ASSERT_HANDLER,
BOOST_ASSERT 失败则调用 ::boost::assertion_failed().
如果未定义BOOST_ENABLE_ASSERT_HANDLER,则会调用标准的assert().

boost/assert.hpp中只声明了assertion_failed(), 需要自己定义.
它有4个参数, 分别是出错表达式串, 函数名, 文件名, 行号.

有了自定义的断言出错处理函数, 就可以实现断言出错时记录日志并续继执行.
(个人觉得这不是个好主意, 但被要求如此实现, 只好努力去满足).
绝妙的是, 可以通过宏来控制自己想要的断言行为.

<think>我们正在处理关于Zephyr RTOS中__ASSERT宏的使用和实现的问题。根据用户需求,我们需要解释__ASSERT的用法、实现原理以及相关细节。 首先,回忆一下断言(assertion)在编程中的作用:用于在代码中检查特定条件,如果条件不满足,则触发错误。在Zephyr RTOS中,__ASSERT宏用于此目的。 在Zephyr中,__ASSERT宏的定义位于`include/sys/__assert.h`文件中。其基本形式如下: ```c #ifdef CONFIG_ASSERT #define __ASSERT(test, fmt, ...) \ do { \ if (!(test)) { \ __ASSERT_POST(); \ __ASSERT_LOC(fmt, ##__VA_ARGS__); \ } \ } while (false) #else #define __ASSERT(test, fmt, ...) \ do { \ if (false) { \ __ASSERT_POST(); \ __ASSERT_LOC(fmt, ##__VA_ARGS__); \ } \ } while (false) #endif ``` 这里,当配置了`CONFIG_ASSERT`(即启用了断言)时,__ASSERT宏会检查`test`条件。如果条件为假,则执行`__ASSERT_POST()`和`__ASSERT_LOC(...)`。如果没有启用断言,则整个宏扩展为一个空操作(因为条件为false,所以不会执行)。 其中: - `__ASSERT_POST()`:用于在断言失败后执行一些后置操作,例如禁用中断(防止进一步破坏)或进入无限循环。 - `__ASSERT_LOC(fmt, ...)`:用于打印断言失败的位置和消息。`fmt`是格式字符串,`...`是可变参数。 在Zephyr中,断言失败的处理通常包括打印断言失败的位置(文件名、行号)、表达式以及可选的额外消息,然后系统会进入错误状态(例如,系统挂起或重启,具体取决于配置)。 使用示例: ```c __ASSERT(ptr != NULL, "Pointer must not be NULL"); ``` 如果`ptr`为NULL,则断言失败,系统会打印错误消息(包括文件、行号以及"Pointer must not be NULL"),然后根据配置执行错误处理。 关于实现细节,Zephyr提供了几种断言处理方式,可以通过配置选择: - `CONFIG_ASSERT=y`:启用断言。 - `CONFIG_ASSERT_VERBOSE=y`:启用详细的断言消息(包括字符串消息)。 - `CONFIG_ASSERT_NO_FILE_INFO`:禁止在断言消息中打印文件名和行号(为了减少代码大小)。 此外,断言失败的处理函数通常定义为`__assert_post()`和`__assert_fail()`,这些函数会调用内核的错误处理机制(如`k_panic()`)或根据配置执行其他操作(如调用用户自定义的断言处理函数)。 值得注意的是,在Zephyr中,断言通常用于开发调试阶段,在生产环境中可能会被禁用以减小代码体积并提高性能。 以上内容参考了Zephyr项目的源代码和文档。具体实现可能会随着版本更新而变化,因此建议查阅最新版本的源代码。 [^1]: 参考Zephyr RTOS源代码中的`include/sys/__assert.h`文件以及相关文档。</think>### Zephyr RTOS 中 __ASSERT 宏的使用与实现 在 Zephyr RTOS 中,`__ASSERT` 宏用于实现运行时断言机制,是开发可靠嵌入式系统的重要调试工具。其核心原理是验证程序执行过程中的关键假设条件,当条件不满足时触发错误处理流程。 #### 一、基本用法 ```c #include <sys/__assert.h> void critical_function(int* ptr) { __ASSERT(ptr != NULL, "空指针异常"); // 验证指针有效性 __ASSERT((*ptr & 0x01) == 0, "奇偶校验失败"); // 验证数据特性 } ``` - **触发行为**:当断言条件为假时,默认行为包括: 1. 打印失败信息(表达式、文件、行号) 2. 调用 `k_panic()` 终止当前线程 3. 系统进入不可恢复的错误状态[^1] #### 二、实现机制 核心源码位于 `include/sys/__assert.h`: ```c #ifdef CONFIG_ASSERT #define __ASSERT(test, fmt, ...) \ do { \ if (!(test)) { \ __ASSERT_POST(); \ __ASSERT_LOC(fmt, ##__VA_ARGS__); \ } \ } while (false) #else #define __ASSERT(test, fmt, ...) \ do { \ if (false) { \ __ASSERT_POST(); \ __ASSERT_LOC(fmt, ##__VA_ARGS__); \ } \ } while (false) #endif ``` **关键组件**: 1. **条件编译**:通过 `CONFIG_ASSERT` 配置开关(在 `prj.conf` 中设置) 2. **错误处理链**: - `__ASSERT_POST()`:执行系统级错误处理(如中断禁用) - `__ASSERT_LOC()`:生成带位置信息的错误日志 3. **平台适配层**:通过 `z_assert_post()` 和 `z_assert_fail()` 实现架构相关的错误处理 #### 三、配置选项 在 `prj.conf` 中定制行为: ```ini CONFIG_ASSERT=y # 启用断言 CONFIG_ASSERT_VERBOSE=y # 显示详细错误信息 CONFIG_ASSERT_NO_FILE_INFO # 禁用文件名/行号(节省空间) CONFIG_ASSERT_NO_MSG_INFO # 禁用自定义消息 ``` #### 四、高级应用 1. **自定义处理函数**: ```c void custom_assert_handler(const char *file, int line) { printk("自定义错误处理: %s@%d\n", file, line); k_fatal_halt(K_ERR_KERNEL_PANIC); } SYS_ASSERT_HANDLER_DEFINE(custom_assert_handler); ``` 2. **内核对象验证**: ```c struct k_mutex mutex; __ASSERT(k_mutex_lock(&mutex, K_NO_WAIT) == 0, "互斥锁获取失败"); ``` #### 五、最佳实践 1. 在中断服务程序(ISR)中避免使用阻塞式断言 2. 对硬件寄存器访问进行验证: ```c uint32_t status = reg_read(DEVICE_STATUS_REG); __ASSERT((status & ERROR_FLAG) == 0, "设备错误状态: 0x%x", status); ``` 3. 生产环境中通过 `CONFIG_ASSERT=n` 禁用断言以减小固件体积 > 断言机制在Zephyr中不仅用于调试,更是实现故障隔离和安全认证(如IEC 61508)的关键基础设施[^1]。
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