Что такое контракты (как предложено для С++ 17)?

class Data;
class MyVector {
public:
    void MyVector::push_back(Elem e) [[ensures: data != nullptr]]
    {
        if(size >= capacity)
        {
            Data* p = data;
            data = nullptr; // Just for the sake of the example...
            data = new Data[capacity*2]; // Might throw an exception
            // Copy p into data and delete p
        }
        // Add the element to the end
    }
private:
     Data* data;
     // other data
};

Ответ 2 · рейтинг 10 · Pavel Oganesyan

Я начал с ссылки из предоставлен оригинальный документ OP. Есть некоторые ответы, я полагаю. Настоятельно рекомендую начать с этой бумаги. Вот версия TL&DR:

Контракты не являются общим механизмом сообщения об ошибках и не заменяют инфраструктуру тестирования. Скорее, они предлагают базовую меру смягчения последствий, когда программа идет не так, как надо из-за несоответствия ожиданий между частями программы. Концептуально контракты больше похожи на структурированные assert(), интегрированные в язык, играющие по правилам языковой семантики, что является основой для принципиального анализа программы и инструментов.

О ваших вопросах:

• Это структурированная функция assert(), так что да, можно сказать, что в некоторых случаях assert() необходимо заменить контрактом.
• Позвольте мне использовать здесь другую цитату:

...выражение контракта должно логически быть частью объявления операции.

и пример:

T& operator[](size_t i) [[expects: i < size()]];

На мой взгляд, это просто красиво и читабельно.

• В некоторых случаях контракты могут заменить исключения:

Однако критически важным критерием проектирования является возможность использования контрактов во встроенных системах или других системах с ограниченными ресурсами, которые не могут допускать исключений.

В контрактах с предварительным условием по-прежнему можно использовать исключения, поскольку дальнейшее поведение после отказа контракта с предварительным условием не гарантируется.

• Накладные расходы можно уменьшить, включив/отключив проверку контрактов для случаев: использовать все, использовать не, только предварительное условие, только постусловие. Включенные контракты определенно добавят некоторые накладные расходы, как и любой тип проверок.

Некоторые варианты использования (как я могу предположить, хотя я даже не близок к разработке дизайна контрактов)

1. Контракты - в случае обычного assert(), так как контракты более читабельны и могут быть оптимизированы во время компиляции.
2. Утверждения - в модульных тестах, средах тестирования и т. д.
3. Исключения - можно использовать с предварительно обусловленными контрактами, как указано в статье:

Предварительное условие операции оценивается перед любым другим оператором в теле функции. Если результат верен, то обычное управление выполнением продолжается с первого оператора в теле функции. В противном случае дальнейшее выполнение не гарантируется: либо программа прерывается, либо выдает исключение, либо, если ей разрешено продолжить, поведение не определено.

Есть также некоторые другие предложения по реализации контрактов, поэтому наше расследование просто преждевременно.

Ответ 3 · рейтинг 4 · Fabio Fracassi

Нелегко ответить на ваши вопросы, кроме: Это зависит. Это связано с тем, что еще не ясно, какими именно будут контракты. Сейчас есть несколько предложений и идей:

• n4378 Lakos et al. в основном предлагает стандартизировать сложный инструментарий утверждений. Контракты проверяются внутри реализации функций, предусмотрено 3 различных уровня утверждений для контроля количества проверок во время выполнения, а обработка нарушений утверждений может быть настроена.

• n4415 душ Рейс и др. и n4435 Brown довольно похожи и предлагают синтаксис на основе атрибутов для определения предварительных и последующих условий в интерфейсах функций. Они не вдаются в подробности того, какой уровень контроля они дают над проверками во время выполнения и поведением при нарушениях.

Были и менее свежие работы на эту тему. Есть много деталей, которые еще не решены, и эта функция затрагивает множество различных областей (например, модули, оптимизация, сборка/связывание), над некоторыми из которых стандарт не имеет почти никакого контроля.

Ваш вопрос об исключениях особенно сложен, потому что взаимодействие между обработкой нарушения контракта и исключениями неясно (например, может ли обработчик нарушения контракта бросить (полезно в тестовых средах)? Что, если функция noexcept(true)?).