GoContracts: Go语言契约编程文档同步插件库

GoContracts是一个用于Go语言的契约编程(Design by Contract)库，它允许开发者在代码中嵌入契约条件(前置条件、后置条件和不变式)，并自动生成同步文档。

核心特性

1. 契约条件检查
2. 自动文档生成
3. 运行时验证
4. 与Go测试框架集成

安装

go get github.com/yourusername/gocontracts

基本用法

1. 函数契约

package main

import (
	"fmt"
	"github.com/yourusername/gocontracts"
)

//go:contract
// @pre: len(name) > 0, "name cannot be empty"
// @post: result > 0, "result must be positive"
// @inv: name != "", "name must remain non-empty"
func CalculateSomething(name string, value int) int {
	gocontracts.Require(len(name) > 0, "name cannot be empty")
	
	result := value * len(name)
	
	gocontracts.Ensure(result > 0, "result must be positive")
	gocontracts.Invariant(name != "", "name must remain non-empty")
	
	return result
}

func main() {
	fmt.Println(CalculateSomething("test", 5)) // 正常执行
	// fmt.Println(CalculateSomething("", 5))   // 会触发前置条件错误
}

2. 结构体契约

package main

import (
	"fmt"
	"github.com/yourusername/gocontracts"
)

//go:contract
// @inv: acc.Balance >= acc.MinBalance, "balance cannot be below minimum"
type Account struct {
	Balance    float64
	MinBalance float64
}

func (acc *Account) Withdraw(amount float64) error {
	gocontracts.Invariant(acc.Balance >= acc.MinBalance, "balance cannot be below minimum")
	
	if amount > acc.Balance {
		return fmt.Errorf("insufficient funds")
	}
	
	acc.Balance -= amount
	
	gocontracts.Invariant(acc.Balance >= acc.MinBalance, "balance cannot be below minimum")
	return nil
}

func NewAccount(balance, minBalance float64) *Account {
	gocontracts.Require(balance >= minBalance, "initial balance must meet minimum")
	return &Account{Balance: balance, MinBalance: minBalance}
}

文档生成

GoContracts可以自动从契约注释生成文档：

gocontracts doc -p ./... -o CONTRACTS.md

生成的文档示例：

# 契约文档

## 函数: CalculateSomething

- **签名**: func CalculateSomething(name string, value int) int
- **前置条件**:
  - len(name) > 0: name cannot be empty
- **后置条件**:
  - result > 0: result must be positive
- **不变式**:
  - name != "": name must remain non-empty

## 类型: Account

- **不变式**:
  - acc.Balance >= acc.MinBalance: balance cannot be below minimum

测试集成

GoContracts可以与Go测试框架集成：

func TestCalculateSomething(t *testing.T) {
	// 正常情况测试
	result := CalculateSomething("test", 5)
	if result != 20 {
		t.Errorf("Expected 20, got %d", result)
	}

	// 契约违反测试
	gocontracts.TestContractViolation(t, 
		func() { CalculateSomething("", 5) },
		gocontracts.PreconditionViolated,
		"name cannot be empty",
	)
}

高级功能

1. 自定义错误处理

func main() {
	gocontracts.SetViolationHandler(func(violation gocontracts.Violation) {
		log.Printf("CONTRACT VIOLATION at %s:%d - %s", violation.File, violation.Line, violation.Message)
		os.Exit(1)
	})
	
	CalculateSomething("", 5)
}

2. 生产环境禁用检查

// 在构建时添加标签禁用契约检查
// go build -tags release

package main

import (
	"github.com/yourusername/gocontracts"
)

func init() {
	gocontracts.Enable(!gocontracts.BuildTag("release"))
}

最佳实践

1. 使用有意义的契约消息，它们会出现在错误和文档中
2. 将不变式放在结构体操作的关键点
3. 在测试中验证契约违反情况
4. 为公共API编写详细的契约
5. 在性能关键路径考虑禁用契约检查

性能考虑

契约检查会带来运行时开销，建议：

• 开发时启用所有检查
• 测试时启用所有检查
• 生产环境可以禁用检查或只保留关键检查

通过这种方式，GoContracts帮助您在Go项目中实现契约编程，提高代码可靠性，同时保持文档与实现同步。