Design by Contract (DbC) ist ein Konzept aus der Softwareentwicklung, das von Bertrand Meyer eingeführt wurde. Es beschreibt eine Methode zur Sicherstellung der Korrektheit und Zuverlässigkeit von Software, indem Verträge zwischen den verschiedenen Komponenten (z.B. Methoden, Klassen) definiert werden.

Grundprinzipien von Design by Contract

Bei DbC wird jede Software-Komponente wie eine Vertragspartei gesehen, die bestimmte Verpflichtungen und Garantien einhält:

1. Vorbedingungen (Preconditions)
   Bedingungen, die erfüllt sein müssen, bevor eine Methode oder Funktion korrekt ausgeführt werden kann.
   → Verantwortung des Aufrufers.

2. Nachbedingungen (Postconditions)
   Bedingungen, die nach der Ausführung garantiert werden.
   → Verantwortung der Methode/Funktion.

3. Invariant (Klasseninvariante)
   Bedingungen, die während der gesamten Lebenszeit eines Objekts wahr bleiben müssen.
   → Verantwortung sowohl der Methode als auch des Aufrufers.

Ziel von Design by Contract

• Klare Spezifikation der Verantwortlichkeiten.

• Robustere und besser testbare Software.

• Fehler werden frühzeitig erkannt (z.B. durch Verletzung des Vertrags).

Beispiel in Pseudocode

class BankAccount {
    private double balance;

    // Invariante: balance >= 0

    void withdraw(double amount) {
        // Vorbedingung: amount > 0 && amount <= balance
        if (amount <= 0 || amount > balance) throw new IllegalArgumentException();

        balance -= amount;

        // Nachbedingung: balance wurde um amount verringert
    }
}

Vorteile

• Klare Verträge führen zu weniger Missverständnissen.

• Bessere Fehlersuche, da Verstöße gegen Verträge sofort auffallen.

• Unterstützt die defensive Programmierung.

Nachteile

• Erhöhter Aufwand in der Spezifikation.

• Nicht von allen Programmiersprachen direkt unterstützt (z.B. Java, C++ über Assertions, Python mit Decorators; Eiffel unterstützt DbC nativ).