Штерн В. - Основы C++. Методы программной инженерии - 2003

В этом случае информация об ошибке должна возвращаться в клиентскую про­ грамму для обработки и, если возможно, для исправления. Смоделируем такую ситуацию. Передадим проверку входных данных из клиентской программы в сер­ верную функцию InverseO.

В листинге 18.2 показан этот подход к обработке ошибок. Функция inverseO вычисляет обратное значение своего аргумента. Если значение параметра равно нулю, inverseO использует константу DBL_MAX, определенную в заголовочном файле cfloat или float, h, как обратное значение. Затем она проверяет ответ, определяет допустимость результата и сообщает вызывающей программе, что произошло во время вывода.

Листинг 18.2. Пример программы с обнаружением ошибки в серверной программе

функции inverseO. В случае отрицательного знаменателя требуется сообщить зна­ чение знаменателя, inverseO воспользуется обоими параметрами msg и возвращен­ ным ей значением для передачи информации своей вызывающей программой.

Исключительные ситуации С+Н- помогают обойтись без использования допол­ нительных параметров, возвращенных значений и сложных соглашений о вызовах.

Синтаксис исключительных ситуаций C+ +

Исключительные ситуации C+-f позволяют программистам изменить последо­ вательность передачи управления, когда возникает некоторое событие, например ошибка. Эти ошибки появляются во время выполнения (файл не найден, невер­ ный индекс и т. п.). Когда C + + провоцирует исключительную ситуацию и отсут­ ствует программа обработки, которой известно, как обработать это исключение, программа может завершиться.

Обработчики исключительных ситуаций являются частью исходного кода про­ граммы, который должен выполняться при возникновении исключительных ситуа­ ций (например, вывод сообщения пользователю, сбор информации для анализа причин возникновения исключительной ситуации или исправление ошибки).

Организация исходного кода обработки ошибок в обработчики исключитель­ ных ситуаций может сделать передачу управления более логичной. Вместо того, чтобы выполнять все проверки в основном алгоритме и скрыть его смысл, выпол­ нение обработки ошибок программируется в отдельной части. При таком подходе вы имеете возможность скрыть значения серверных функций, которые вовлечены в обнаружение ошибки.

Отдельная часть для исправления ошибки может находиться в том же методе, который вызвал исключительную ситуацию, в вызывающей программе данного метода, в вызывающей программе вызывающей программы и т. д. В подобном случае затрудняется проектирование с использованием исключительных ситуаций. Однако механизм исключительных ситуаций позволяет программисту передать управление для выполнения действий по исправлению организованным способом.

По-видимому, исключительные ситуации C + + позволяют программисту выде­ лить исключительные случаи в другие части исходной программы и упростить основную обработку. За счет этого программа становится удобочитаемой. Нельзя сказать, что это всегда так. Как уже отмечалось, использование исключительных ситуаций полезно потому, что исключаются дополнительные параметры, возвра­ щаемые значения и сложные соглашения о вызовах в функциях, которые выявля­ ют проблемы, и функциях, которые пытаются исправить недостаток.

Когда C++ провоцирует исключительную ситуацию, может быть создан объект предопределенного класса Exception или класса, определенного программистом. Этот класс, заданный программистом, может быть получен как производный от класса Exception или может быть независимым классом. В результате проектиро­ вание с исключительными ситуациями становится более сложным для понимания.

Исключительные ситуации могут быть сгенерированы явно в операторе throw или неявно как результат недопустимой или неверной операции. Исключительные ситуации отслеживаются оператором catch, а управление передается к оператору, отследившему исключение. Оператор отслеживания (или блок операторов) ис­ правляет ошибки. Передача управления после восстановления ошибки в блок отслеживания зависит от структуры программы. Обычно самопроизвольный возврат к месту возникновения исключительной ситуации не выполняется. Если же такое возвращение (т. е. продолжение обработки) желательно, программист должен организовать структуру программы специальным образом.

Собработкой исключительных ситуаций связаны три операции:

•Генерация исключительной ситуации

•Отслеживание исключительной ситуации

•Обозначение исключительной ситуации

Генерация исключительной ситуации означает указание на то, что обнаружи­ ваются определенные исключительные (возможно, ошибочные) условия, которые должны быть обработаны с использованием механизма исключительных ситуаций C + + , а не стандартными методами передачи управления.

Отслеживание исключительной ситуации означает обозначение части про­ граммы, которая спроектирована для реагирования на некоторое конкретное исключительное условие.

Обозначение исключительной ситуации — это указание исключительной ситуа­ ции, которая может возникнуть в пределах данного метода. Это помогает компи­ лятору (и программистам, разрабатывающим клиентскую часть и осуществляющим сопровождение) узнать, что ожидать от функции и как она должна использоваться.

Генерация исключительной ситуации

Для генерации исключительной ситуации используется зарезервированное слово throw. Его применение показывает, что серверная программа обнаружила состояние, последовательность обработки которого ей неизвестна. Она генериру­ ет исключительную ситуацию, надеясь, что где-нибудь (в ее клиенте или клиентах клиента) найдется часть программы, которая знает способ обработки подобной ситуации.

Зарезервированное слово throw используется в операторе генерации исклю­ чительной ситуации. Общий синтаксический вид оператора включает зарезер­ вированное слово throw с операндом, который может быть значением любого типа, сгенерированным в процессе поиска программы обработки исключительной ситуации.

throw value;

Оператор throw обычно выполняется условно, после проверки каких-либо значений или связей в программе и при обнаружении, что они не отвечают требованиям. Это означает, что серверная программа выполняет оператор throw для уведомления клиента о проблемах, обнаруженных в серверной программе.

Оператор throw может содержать только один операнд любого типа. Однако некоторые компиляторы при попытке сгенерировать больше одного значения не помечают оператор throw как ошибку. Значение операнда throw используется клиентской программой, которая пытается обработать исключительную ситуацию для извлечения информации о контексте ошибки. Часто такая информация исполь­ зуется для определения поведения клиентской программы при исправлении ошибок.

Здесь приводится исправленный пример функции inverse(). В листинге 18.3 эта функция устанавливает возвращаемые значения или значения параметра для передачи в клиентскую программу. В этом варианте функция inverse() генерирует исключительные ситуации в двух случаях: во-первых, если обнаруживает, что знаменатель равен нулю, во-вторых, если видит, что знаменатель отрицательный.

Понятно, что в случае нулевого знаменателя функция генерирует значение типа символьного массива, а в случае отрицательного знаменателя — значение типа long. Не случайно это разные типы. Было бы намного труднее обработать исключительную ситуацию, если бы оба оператора throw генерировали значения одного типа. Если обе исключительные ситуации должны обрабатываться одина­ ково, то это не проблема. Если исключительные ситуации должны обрабатываться

Программы обработки исключительных ситуаций в С+Н- реализуются с исполь­ зованием ключевых слов try и catch. Операторы (или вызовы метода), которые могут сгенерировать исключительные ситуации, помендаются в блоки try, а сами программы обработки исключительных ситуаций включаются в блоки catch.

За блоком try должны располагаться один или несколько блоков catch. Каж­ дый блок catch содержит параметр, соответствуюш,ий исключению, которое обра­ батывает этот блок.

statements_executed_after_the_try_or_catch_block; }

Вслед за оператором try должна следовать одна структура (блок) отслеживания, обеспечиваюидая обработку исключительных ситуаций. Использование блока catch, которому не предшествует оператор try, является ошибкой. (Все хорошо, если имеются другие блоки catch между этим и предшествуюш,им оператором try.) Использование оператора try, за которым отсутствует блок или блоки catch, является ошибкой.

Вспомним, что в операторе throw имеется аргумент некоторого типа — сим­ вольный массив, переменная long или даже значение некоторого типа класса, определенного программистом. Значение аргумента обычно содержит некоторую информацию о содержании ошибки. В случае функции inverseO эти данные, либо строка с выводимым сообш,ением, либо отрицательное значение знаменате­ ля, должны отображаться. Если оператор throw генерирует объект типа класса, то конструктор для него должен позволять объекту передавать некоторую инфор­ мацию о проблеме. Эта информация может использоваться конструктором catch для диагностики и исправления ошибки.

Если после блока try располагается несколько структур catch, то они должны иметь аргументы различных типов. Поскольку у структур catch имена отсутству­ ют, сигнатуры этих структур должны быть уникальными.

Если тип исключительной ситуации, сгенерированной в блоке try, "согласу­ ется" с аргументом структуры catch, выполняется программа структуры catch и поиск останавливается. После завершения работы блока выполняются опера­ торы, расположенные вслед за блоками catch для оператора try.

"Согласование аргумента" означает, что объект — исключительная ситуация, которая генерируется блоком try, может присваиваться параметру блока catch, означая точное соответствие, любые стандартные преобразования или любые параметры из подклассов структуры catch. Например, значение двойной длины можно отследить в блоке catch с параметром long, а объект SavingsAccount — в блоке catch с параметром Account.

После выполнения блока catch осуш.ествляются операторы, которые следуют за блоком try, и структуры catch. При необходимости эти операторы могут содер­ жать другие блоки try. Если оператор try не генерирует никакие исключительные ситуации, то структуры catch интерпретируются как операторы NULL. Они пропус­ каются.

Если исключительная ситуация была сгенерирована в середине оператора try, то выполнение оператора try завершается, находится и осуществляется структура catch и т.д. Операторы в блоке try, следуюи;ие за тем, который сгенерировал исключительную ситуацию, никогда не выполняются. Исключительная ситуация была сгенерирована потому, что эти операторы могут и не выполняться.

Что случится, если программа в блоке try генерирует исключительную ситуа­ цию, которая не содержит структуру catch соответствующего типа? Тогда функция завершается. Блок try и программа, которая следует за структурами catch, не выполняются. Это означает, что соответствующий блок catch будет находиться в клиентской программе этой функции. Если он обнаруживается, все хорошо.

Если структура catch, которая способна обработать исключительную ситуацию, не находится даже в main(), то выполнение программы завершается.

Рассмотрим следуюилий вариант функции inverseO, который генерирует иск­ лючительные ситуации и пытается отследить их.

throw MSG::msg(1);

полностью, а блоки catch пропускаются. После блоков операторы отсутствуют, поэтому выполнение функции завершается.

Если первый аргумент равен нулю, генерируется исключительная ситуация для символьного массива и выполняется первый блок catch. Обратите внимание, что блок catch является "блоком". У него есть своя область видимости, и он ссылается на свой параметр str, а не на переменную, которая фактически была сгенерирована, MSG: :msg(1).

Подобным образом, если первый параметр отрицательный, генерируется его значение и выполняется второй блок catch. Снова имя выводимого значения — val, а не value. Независимо от того, какая исключительная ситуация генерируется, оператор answer = 1.0/value никогда не выполняется. Это разумно, т. к. данный оператор должен выполняться, только если значение проходит все проверки.

Если операторы в блоке try генерируют исключительную ситуацию, в которой отсутствует блок catch для ее обработки'в функции inverse(), то поиск програм­ мы обработки исключительной ситуации продолжается в fractionO, а затем

вmain().

Вданном варианте функции inverseO операторы thrown блоки catch находят­ ся в одной области действия функции. Синтаксически это допустимый вариант

вC+ + . Не нужно использовать механизм обработки исключительных ситуаций, если информация об этих ситуациях не передавалась по различным функциям. В данном случае простой оператор if в inverseO дает те же самые результаты.

Другая проблема обработки исключительной ситуации связана с выполнением оставшейся части программы. После завершения выполнения функции inverseO вызываюш,ие ее программы, fractionO и main(), не знают, появятся ли еш,ё какие-либо исключительные ситуации. Тем не менее, если какая-либо исключи­ тельная ситуация возникнет, то оператор, который вычисляет ответ, не выполня­ ется, и программы, вызываюш.ие inverseO, должны об этом знать.

Рассмотрим вариант inverseO, который генерирует исключительные ситуа­ ции, но не отслеживает их.

Отследим исключительные ситуации в клиентской функции f raction().

Этот вариант не лучше предыдущего варианта inverse(). Исключительные ситуа­ ции должны обрабатываться в таких местах клиентской программы, где информа­ ция о них может использоваться для изменения поведения программы (в данном случае пропуска отображения результата вычислений).

Влистинге 18.4 показан пример, как отмечалось ранее, искусственный, по­ скольку mainO может обнаружить, что ввод сам по себе неверный. Система об­ работки исключительных ситуаций имеет смысл: inverse() обнаруживает ошибку

иотправляет информацию main(), так что main() может пропустить использова­ ние неверных результатов.

Влистинге 18.4 функция inverseO анализирует происходяидее и генерирует две исключительные ситуации для своих вызываюш,их программ. Ее непосредст­ венно вызываюш,ая программа fractionO не содержит каких-либо программ обработки (структур catch), потому что она располагается в функции main(). Там же находится оператор, который должен быть пропуш^ен. Поскольку fractionO не содержит каких-либо структур catch, она не имеет оператора try также и пото­ му, что наличие оператора try без структур catch недопустимо.

Листинг 18.4. Пример генерации и отслеживания исключительных ситуаций

#inclucle <iostream> #include <cfloat> using namespace std;

class MSG {

"denominator (any letter toquit): ", "Value ofthe fraction: "

} ;

inline void inverse(long value, double& answer)

{ answer = (value) ? 1.0/value : DBL.MAX; if (answer==DBL_MAX)

throw MSG::msg(1); if (value < 0)

throw value; }