C++26预览：Contracts将如何改变错误处理？

c++ontracts 不能完全取代异常，但能有效补充。1. contracts 用于声明代码行为期望，通过前提条件、后置条件和不变式在编译时或运行时捕获错误；2. 异常处理仍适用于程序无法恢复的意外情况，而 contracts 更适合于明确预期行为并提供更具体错误信号；3. c++26 引入 [[expects]], [[ensures]], [[assert]] 关键字定义 contracts；4. contracts 性能影响可控，可在发布版本中禁用或静态检查以避免开销；5. 与断言相比，contracts 更侧重代码规范和优化，支持详细错误信息并与编译器集成；6. 在大型项目中，contracts 可提升 api 设计、并发编程、资源管理等场景的代码可靠性与可维护性。

C++26 预览：Contracts 将通过提供一种声明代码行为期望的新方法，极大地改变 C++ 中的错误处理方式。不再仅仅依赖异常和返回码，而是可以明确地指定前提条件、后置条件和不变式，从而在编译时或运行时捕获错误。

Contracts 提供了一种更结构化、更清晰的方式来表达代码的意图，并允许编译器进行更积极的优化。

Contracts 真的能取代异常吗？

不能完全取代，但能有效补充。异常处理仍然适用于处理程序无法恢复的意外情况。Contracts 主要用于断言代码的预期行为，并在违反这些期望时提供更明确的错误信号。例如，一个函数期望输入参数为正数，使用 contract 可以明确声明这个前提条件。如果条件不满足，程序可以停止执行，或执行预定义的错误处理逻辑。这比仅仅抛出一个泛化的异常更具信息量。

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异常处理和 Contracts 在错误处理策略中扮演着不同的角色，选择哪种方法取决于具体情况和错误处理的目标。

如何在 C++26 中使用 Contracts？

C++26 引入了三个新的关键字来定义 Contracts：

[[expects: condition]]

[[ensures: condition]]

[[assert: condition]]

以下是一个使用 Contracts 的示例：

int divide(int a, int b) [[expects: b != 0]] [[ensures: return * b == a]] {
  return a / b;
}

int main() {
  int result = divide(10, 2); // OK
  // int result = divide(10, 0); // Contract violation - 程序可能会终止
  return 0;
}

在这个例子中，

[[expects: b != 0]]

divide

b

[[ensures: return * b == a]]

b

a

Contracts 会对性能产生影响吗？

Contracts 的性能影响取决于编译器的配置。编译器可以选择在发布版本中禁用 Contracts，以避免运行时开销。在调试版本中，Contracts 可以启用，以帮助检测错误。这种方式允许在开发过程中尽早发现问题，而不会对生产环境的性能产生负面影响。

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另一种优化方式是使用静态 Contracts，这些 Contracts 在编译时进行检查，从而完全避免了运行时开销。然而，静态 Contracts 只能用于可以在编译时评估的条件。

编译器优化的关键在于开发者如何明智地使用 Contracts，并根据具体需求选择合适的编译选项。

Contracts 与现有的断言机制有什么区别？

Contracts 和断言都是用于验证代码行为的工具，但它们之间存在一些关键区别。断言通常用于调试目的，并且可以在发布版本中禁用。Contracts 旨在成为代码规范的一部分，并且可以根据编译器的配置选择启用或禁用。

另一个区别是，Contracts 可以提供更详细的错误信息，并且可以与编译器集成，以进行更积极的优化。例如，编译器可以使用 Contracts 信息来推断代码的行为，并生成更高效的代码。此外，Contracts 允许指定前提条件和后置条件，而断言通常只用于验证中间状态。

简单来说，断言更侧重于调试，而 Contracts 更侧重于代码规范和优化。

Contracts 在大型项目中的应用场景有哪些？

Contracts 在大型项目中尤其有用，因为它们可以帮助提高代码的可维护性和可靠性。通过明确地指定代码的期望行为，Contracts 可以减少错误，并使代码更容易理解和修改。

一些常见的应用场景包括：

• API 设计： 使用 Contracts 可以明确地指定 API 的使用方式，并防止客户端代码违反 API 的约束。
• 并发编程： 使用 Contracts 可以确保并发代码的正确性，并防止数据竞争和死锁。
• 资源管理： 使用 Contracts 可以确保资源在使用后被正确释放，并防止资源泄漏。

总的来说，Contracts 提供了一种更强大的方式来验证代码行为，并提高代码的质量。虽然不能完全取代异常处理，但它们是 C++ 错误处理工具箱中的一个重要补充。