防禦性程式設計

防禦性程式設計（Defensive programming）是防禦式設計的一種具體體現，它是為了保證，對程式的不可預見的使用，不會造成程式功能上的損壞。它可以被看作是為了減少或消除墨菲定律效力的想法。防禦式程式設計主要用於可能被濫用，惡作劇或無意地造成災難性影響的程式上。^[1]

主要概念:若常式收到錯誤的資料，即便錯誤資料是由其他常式出錯所造成，此常式也不會受到傷害。^[2]

防禦性程式設計通常通過以下途徑，從而提高軟體和原始碼的品質：

• 提高工程品質——減少bug和問題
• 提高原始碼可讀性—— 原始碼應該變得可讀且可理解，並且能經受代碼審計。
• 讓軟體能通過預期的行為來處理不可預期的使用者操作。

值得注意的是，過度的防禦性程式設計可能會預防不可能會發生的錯誤，這樣將導致執行時間與維護的損耗。當原始碼中擁有過多異常捕捉和例外處理，這有可能導致結果不正確或者被隱藏。

安全編程

防禦性程式設計有時也被電腦科學家稱為安全編程（Secure programming）。潛在的軟體缺陷可能會被駭客利用，而進行代碼注入，阻斷服務攻擊或其他攻擊。

防禦性程式設計與非防禦性程式設計之間的區別在於，程式設計師不會對特定的函式呼叫或庫的使用情況做假設。下面是一個例子：

int risky_programming(char *input){
  char str[1000+1];     // 1000为内容，1为空终止字符串
  // ...
  strcpy(str, input);   // 复制输入
  // ...
}

當輸入超過1000個字元時，該函式將會崩潰。一些新手程式設計師可能並不會覺得這是個問題，因為沒有使用者會輸入這麼長的字串。實行防禦性程式設計的程式設計師不會允許這樣的錯誤，因為這段程式包含一個已知的bug，一個可能會導致緩衝區溢位攻擊的漏洞。下面這個例子是一個解決方案：

int secure_programming(char *input){
   char str[1000+1];  // 1000为内容，1为空终止字符串
   
  // ...
  
  // 限制越界拷贝。
  strncpy(str, input, sizeof(str)); 
 
  // 当最后一个字符不为空终止字符串，我们可以选择只处理未越界的内容，或者直接停止程序
  str[sizeof(str) - 1] = '\0';
  // ...
}

進攻式編程

進攻式編程（Offensive programming ）是防禦式程式設計（ defensive programming）的子集，其思想為：在重點的代碼處不應該一些錯誤進行處理。在實踐中，只有來自於軟體外部的錯誤應該被處理（如：使用者的輸入）；理論上，軟體自身和相關可控的資料是可信的。

可信內部資料的校驗

過度防禦式程式設計

const char* trafficlight_colorname(enum trafficlight_color c) {
    switch (c) {
        case TRAFFICLIGHT_RED:    return "red";
        case TRAFFICLIGHT_YELLOW: return "yellow";
        case TRAFFICLIGHT_GREEN:  return "green";
    }
    return "black"; //万一发生其他输入值时，使用信号灯将不亮
}

進攻式編程

const char* trafficlight_colorname(enum trafficlight_color c) {
    switch (c) {
        case TRAFFICLIGHT_RED:    return "red";
        case TRAFFICLIGHT_YELLOW: return "yellow";
        case TRAFFICLIGHT_GREEN:  return "green";
    }
    assert(0); // 认为这种情况不可能发生
}

可信的軟體組件

過度防禦式程式設計

if (is_legacy_compatible(user_config)) {
    // 策略：新代码可能不完全兼容“用户配置”
    new_code(user_config);
} else {
    // 策略：新代码操作“用户配置”，可能出会错
    // 一旦出错时，，使用旧代码处理
    if (new_code(user_config) != OK) {
        old_code(user_config);
    }
}

進攻式編程

// 完全信任新代码
new_code(user_config);

技術層面

下面是常見的防禦式程式設計的技術。

理性地重用代碼

如果原始碼是廣為利用地且經得起測試的，那麼重用代碼將有助於減少bug。

然而，重用代碼往往不是最好的方案，越是底層的代碼（往往指框架），重用代碼帶來的潛在危害就越是大。重用過於複雜的代碼將大大地增加代碼的複雜度。

遺留代碼

在重用舊代碼、包、API、組態等事物前，我們必須思考這些事物是否值得被重用，思考這些是否會造成遺留問題。

遺留問題的產生，往往是因為舊的設計無法適應當今的需求，尤其舊的設計往往不是為了當今需求，因此開發和測試可能存在缺陷。

參見

• 電腦安全
• 健壯性 (電腦科學)
• 進攻式編程（英語：Offensive_programming）

參考文獻

1. 1.3 什么是防御性编程？. 51CTO.com. 2008-08-29 [2013-03-16]. （原始內容存檔於2013-04-06）.
2. Steve McConnell. 軟體建構之道. ISBN 9789866800115.