مقدمه مفهومی درباره واژه پیش شرط یا Precondition در مهندسی نرم افزار به مجموعه شرایطی اشاره دارد که باید قبل از فراخوانی یک تابع، متد یا ماژول نرم افزاری صادق باشند تا آن واحد کد به درستی کار کند. این مفهوم بخشی از طراحی بر اساس قرارداد (Design by Contract) است که توسط برتراند میر در زبان Eiffel معرفی شد. پیش شرط ها به عنوان نوعی از assertions در نظر گرفته می شوند که صحت وضعیت سیستم قبل از اجرای کد را تأیید می کنند. این شرایط می توانند شامل محدوده مقادیر پارامترهای ورودی، وضعیت شیء قبل از فراخوانی متد، یا حالت سیستم باشد. رعایت پیش شرط ها می تواند از بروز خطاهای منطقی پیچیده جلوگیری کند و قابلیت اطمینان نرم افزار را افزایش دهد. پیش شرط ها معمولاً در مستندات تابع و گاهی در خود کد به صورت چک های صریح بیان می شوند. کاربرد واژه در برنامه نویسی یا زیرشاخه های فناوری اطلاعات در برنامه نویسی شیءگرا، پیش شرط ها برای اعتبارسنجی وضعیت شیء قبل از اجرای متد استفاده می شوند. در طراحی API، پیش شرط ها به مصرف کنندگان کمک می کنند تا از استفاده نادرست از توابع جلوگیری کنند. در سیستم های بحرانی، پیش شرط ها به عنوان بخشی از رویکردهای رسمی برای اثبات صحت نرم افزار کاربرد دارند. در توسعه مبتنی بر تست (TDD)، پیش شرط ها می توانند به عنوان مبنایی برای نوشتن تست ها استفاده شوند. در برنامه نویسی تابعی، پیش شرط ها برای اعتبارسنجی ورودی های تابع اهمیت دارند. در سیستم های توزیع شده، پیش شرط ها می توانند شرایط لازم برای اجرای عملیات راه دور را مشخص کنند. مثال های واقعی و کاربردی در زندگی یا پروژه های IT در تابع تقسیم، پیش شرط می تواند غیرصفر بودن مخرج باشد. در متد withdraw حساب بانکی، پیش شرط می تواند مثبت بودن مبلغ و کافی بودن موجودی باشد. در عملیات حذف عنصر از آرایه، پیش شرط می تواند معتبر بودن اندیس باشد. در سیستم های فایل، پیش شرط باز کردن فایل می تواند وجود فایل و دسترسی به آن باشد. در توابع ریاضی مانند لگاریتم، پیش شرط مثبت بودن ورودی است. در عملیات شبکه، پیش شرط می تواند اتصال بودن سوکت قبل از ارسال داده باشد. نقش واژه در توسعه نرم افزار یا معماری سیستم ها در معماری نرم افزار، پیش شرط ها به عنوان بخشی از قراردادهای بین ماژول ها عمل می کنند. در سیستم های ماژولار، پیش شرط ها می توانند وابستگی های بین کامپوننت ها را مستند کنند. در طراحی شیءگرا، پیش شرط ها به حفظ عدم نقض کپسوله سازی کمک می کنند. در سیستم های امنیتی، پیش شرط ها می توانند بررسی های دسترسی را قبل از اجرای عملیات انجام دهند. در معماری میکروسرویس، پیش شرط ها می توانند شرایط لازم برای فراخوانی سرویس ها را مشخص کنند. در سیستم های بلادرنگ، پیش شرط ها می توانند زمان بندی صحیح عملیات را تضمین کنند. شروع استفاده از این واژه در تاریخچه فناوری و تکامل آن در سال های مختلف مفهوم پیش شرط به نظریه برنامه نویسی در دهه 1960 بازمی گردد. در سال 1986، برتراند میر این مفهوم را به عنوان بخشی از Design by Contract در زبان Eiffel رسمیت بخشید. در دهه 1990، پیش شرط ها در روش های رسمی مانند Z Notation و VDM استفاده شدند. در دهه 2000، چارچوب هایی مانند JML (Java Modeling Language) برای بیان پیش شرط ها توسعه یافتند. در سال 2010، ابزارهای تحلیل استاتیک مانند Code Contracts مایکروسافت از پیش شرط ها پشتیبانی کردند. در سال های اخیر، پیش شرط ها در زبان های مدرن مانند Rust به صورت نوع های پیچیده پیاده سازی شده اند. تفکیک آن از واژگان مشابه پیش شرط نباید با postcondition که به شرایط پس از اجرای تابع اشاره دارد اشتباه گرفته شود. همچنین با invariant متفاوت است که شرایطی است که همیشه باید برقرار باشد. پیش شرط با validation ورودی نیز تفاوت دارد، اگرچه مرتبط هستند. در برخی موارد ممکن است با assertion اشتباه گرفته شود که مفهوم عمومی تری است. پیش شرط بیشتر بر شرایط لازم قبل از اجرا تأکید دارد تا صرفاً چک کردن مقادیر. شیوه پیاده سازی واژه در زبان های برنامه نویسی مختلف در Eiffel، پیش شرط ها به صورت بخشی از syntax زبان با کلمه کلیدی require تعریف می شوند. در جاوا، می توان از annotationهایی مانند @Precondition یا کتابخانه هایی مانند Google Guava Preconditions استفاده کرد. در C#، Code Contracts امکان تعریف پیش شرط ها را فراهم می کند. در پایتون، می توان از decoratorها یا assertionها برای پیاده سازی پیش شرط ها استفاده کرد. در زبان های تابعی مانند Haskell، نوع های پیچیده می توانند برخی پیش شرط ها را در سیستم نوع اجرا کنند. در زبان Rust، ویژگی هایی مانند trait bounds نقش پیش شرط را ایفا می کنند. چالش ها یا سوءبرداشت های رایج در مورد آن یک چالش رایج در پیش شرط ها، تعادل بین جامعیت و کارایی است. برخی توسعه دهندگان ممکن است پیش شرط ها را با مدیریت خطا اشتباه بگیرند. در سیستم های توزیع شده، اعتبارسنجی پیش شرط ها در شرایط race condition مشکل ساز است. یک سوءبرداشت رایج این است که پیش شرط ها جایگزین تست نویسی هستند، در حالی که مکمل آن ها محسوب می شوند. مستندسازی ناکافی پیش شرط ها می تواند منجر به استفاده نادرست از APIها شود. نتیجه گیری کاربردی برای استفاده در متون تخصصی و آموزشی پیش شرط ها ابزار قدرتمندی برای افزایش قابلیت اطمینان و کاهش خطاهای نرم افزاری هستند. استفاده سیستماتیک از پیش شرط ها می تواند کیفیت طراحی نرم افزار را بهبود بخشد. در مستندات فنی، توصیه می شود پیش شرط های تمام توابع عمومی به وضوح مشخص شوند. برای پروژه های بزرگ، استفاده از ابزارهای رسمی تعریف پیش شرط می تواند مفید باشد. در آموزش برنامه نویسی، تأکید بر پیش شرط ها می تواند به دانشجویان در درک عمیق تر طراحی نرم افزار کمک کند.
