Программирование Часть 8 Обработка исключений

6. Исключения 2 Ю.И. Воротницкий. Программирование Обработка исключений - средства языка программирования, предназначенные для описания реакции программы на нестандартные ситуации (ошибки времени выполнения и другие возможные проблемы), возникающие при исполнении программы и приводящие к невозможности или нецелесообразности дальнейшей работы в соответствии с основным алгоритмом программы. Такие нестандартные ситуации называют исключениями. Примеры исключений: Нулевое значение знаменателя при выполнении операции деления. Результат орперации не определен, поэтому его дальнейшее использование в программе невозможно. Ошибка при считывании данных с внешнего устройства. Если данные невозможно ввести, любые дальнейшие операции с ними бессмысленны. Запрос на ввод данных (например, нажатие клавиши на клавиатуре). Программа должна перейти к чтению данных, чтобы не потерять поступающую информацию.

6. Исключения 3 Ю.И. Воротницкий. Программирование В отсутствие собственного механизма обработки исключений для прикладных программ наиболее общей реакцией на любую исключительную ситуацию является немедленное прекращение выполнения с выдачей пользователю сообщения о характере исключения. Альтернативной возможностью является игнорирование исключительной ситуации и продолжение работы, но такая тактика опасна, так как может привести к ошибочным результатам работы программы. Обработка исключительных ситуаций самой программой заключается в том, что при возникновении исключительной ситуации, управление передаётся некоторому заранее определённому обработчику блоку кода, процедуре, функции, которые выполняют необходимые действия..

6. Исключения 4 Ю.И. Воротницкий. Программирование Исключительные ситуации, возникающие при работе программы, можно разделить на две группы: синхронные и асинхронные Синхронные исключения могут возникнуть только в определённых, заранее известных точках программы. Ошибка деления на нуль, ошибка чтения файла типичные синхронные исключения, так как возникают они только при выполнении соответствующих операций (соответственно, деления, чтения из файла и т.п.). Асинхронные исключения могут возникать в любой момент времени и не зависят от того, какая конкретно инструкция программы выполняется Типичные примеры таких исключений: аварийный отказ питания или поступление новых данных.

6. Исключения 5 Ю.И. Воротницкий. Программирование Существует два принципиально разных механизма функционирования обработчиков исключений: Обработка с возвратом подразумевает, что обработчик исключения ликвидирует возникшую проблему и приводит программу в состояние, когда она может работать дальше по основному алгоритму. В этом случае после того, как выполнится код обработчика, управление передаётся обратно в ту точку программы, где возникла исключительная ситуация (либо на команду, вызвавшую исключение, либо на следующую за ней) и выполнение программы продолжается. Обработка с возвратом типична для обработчиков асинхронных исключений. Обработка без возврата заключается в том, что после выполнения кода обработчика исключения управление передаётся в некоторое, заранее заданное место программы, и с него продолжается исполнение..

6. Исключения 6 Ю.И. Воротницкий. Программирование Существует два варианта обработки исключений: структурная и неструктурная обработка. Неструктурная обработка исключений реализуется путем регистрации функций или инструкций-обработчиков для каждого возможного типа исключения. Язык предоставляет программисту возможности регистрации обработчика и его разрегистрации. Регистрация «привязывает» обработчик к определённому исключению, разрегистрация отменяет эту «привязку». Если исключение происходит, выполнение основного кода программы немедленно прерывается и начинается выполнение обработчика. По завершении обработчика управление передаётся либо в некоторую наперёд заданную точку программы, либо обратно в точку возникновения исключения (в зависимости от заданного способа обработки с возвратом или без). Независимо от того, какая часть программы в данный момент выполняется, на определённое исключение всегда реагирует последний зарегистрированный для него обработчик. В некоторых языках зарегистрированный обработчик сохраняет силу только в пределах текущего блока кода (процедуры, функции), тогда процедура разрегистрации не требуется.

6. Исключения 7 Ю.И. Воротницкий. Программирование Конструкция структурной обработки исключений содержит блок контролируемого кода и обработчик (обработчики) исключений. Такая конструкция имеет следующий вид: НачалоБлока // Контролируемый код... если (условие) то СоздатьИсключение Исключение2... Обработчик Исключение1 // Код обработчика для Исключения1... Обработчик Исключение2 // Код обработчика для Исключения2... ОбработчикНеобработанныхИсключений // Код обработки ранее не обработанных исключений... КонецБлока Блоки обработки исключений могут многократно входить друг в друга, как явно (текстуально), так и неявно (например, в блоке вызывается процедура, которая сама имеет блок обработки исключений). Если ни один из обработчиков в текущем блоке не может обработать исключение, выполнение данного блока немедленно завершается, и управление передаётся на ближайший подходящий обработчик более высокого уровня иерархии. Это продолжается до тех пор, пока обработчик не найдётся и не обработает исключение.

6. Исключения 8 Ю.И. Воротницкий. Программирование Блоки обработки исключений могут многократно входить друг в друга, как явно (текстуально), так и неявно (например, в блоке вызывается процедура, которая сама имеет блок обработки исключений). Если ни один из обработчиков в текущем блоке не может обработать исключение, выполнение данного блока немедленно завершается, и управление передаётся на ближайший подходящий обработчик более высокого уровня иерархии. Это продолжается до тех пор, пока обработчик не найдётся и не обработает исключение.

6. Исключения 9 Ю.И. Воротницкий. Программирование Блоки обработки исключений могут многократно входить друг в друга, как явно (текстуально), так и неявно (например, в блоке вызывается процедура, которая сама имеет блок обработки исключений). Если ни один из обработчиков в текущем блоке не может обработать исключение, выполнение данного блока немедленно завершается, и управление передаётся на ближайший подходящий обработчик более высокого уровня иерархии. Это продолжается до тех пор, пока обработчик не найдётся и не обработает исключение.

6. Исключения 10 Ю.И. Воротницкий. Программирование Язык C++ включает следующие возможности для работы с исключениями: создание защищенных блоков (try-блок) и перехват исключений (catch-блок); инициализация исключений (оператор throw). Для сигнализации о возникновении исключительной ситуации программист может воспользоваться невнятным механизмом классификации исключений по типам, который предложен в стандарте языка, возбудить стандартное исключение (например, с помощью класса exception из стандартной библиотеки) или описать собственный тип исключения. Язык C++ построен на доверии к программисту, и требует, чтобы ситуации, связанные, например, с отсутствием входного файла, обрабатывались самим программистом. Так, выполнение процедуры reset в Паскале для несуществующего файла приведет к ошибке выполнения, а в С++ открытие файлового потока с атрибутами ios::in | ios::nocreate будет выполнено без каких-либо дополнительных сообщений.

6. Исключения 11 Ю.И. Воротницкий. Программирование Однако ситуации, связанные с делением на ноль или с обращением к неправильному адресу памяти, однозначно классифицируются как ошибки выполнения и приводят к аварийному завершению программы. Для перехвата таких ошибок может быть использован простейший формат защищенного блока, который имеет вид try {операторызащищенногоблока} catch(…) {обработчикошибочнойситуации} Рассмотрим пример перехвата такой ошибочной ситуации. float k; int i, j; … try { i=j/(int)k; } catch(…) { cout

6. Исключения 12 Ю.И. Воротницкий. Программирование Однако ситуации, связанные с делением на ноль или с обращением к неправильному адресу памяти, однозначно классифицируются как ошибки выполнения и приводят к аварийному завершению программы. Для перехвата таких ошибок может быть использован простейший формат защищенного блока, который имеет вид try {операторызащищенногоблока} catch(…) {обработчикошибочнойситуации} Рассмотрим пример перехвата такой ошибочной ситуации. float k; int i, j; … try { i=j/(int)k; } catch(…) { cout

6. Исключения 13 Ю.И. Воротницкий. Программирование Однако ситуации, связанные с делением на ноль или с обращением к неправильному адресу памяти, однозначно классифицируются как ошибки выполнения и приводят к аварийному завершению программы. Для перехвата таких ошибок может быть использован простейший формат защищенного блока, который имеет вид try {операторызащищенногоблока} catch(…) {обработчикошибочнойситуации} Рассмотрим пример перехвата такой ошибочной ситуации. float k; int i, j; … try { i=j/(int)k; } catch(…) { cout

6. Исключения 14 Ю.И. Воротницкий. Программирование Для возбуждения собственных исключений используется оператор throw [ выражение ] Тип выражения, указанного в операторе throw, определяет тип исключительной ситуации, а значение может быть передано в блок обработки исключительных ситуаций. Этот механизм, заявленный как стандартный, представляется весьма экзотическим без использования механизма классов. Лишь использование стандартных классов-исключений или разработка собственных классов позволяют в полной мере оценить все возможности такого подхода.

6. Исключения 15 Ю.И. Воротницкий. Программирование Полный формат защищенного блока имеет вид try {операторызащищенногоблока} {catch-блоки}… Catch-блок имеет один из следующих форматов: catch (тип) {обработчикошибочнойситуации} catch (тип идентификатор) {обработчикошибочнойситуации} catch (…) {обработчикошибочнойситуации} Первый формат используется, если нам надо указать тип перехватываемого исключения, но не нужно обрабатывать связанное с этим исключением значение (это достигается при использовании второго формата оператора catch). Наконец, третий формат оператора catch позволяет обработать все исключения (в том числе и ошибки выполнения, что было описано в предыдущем пункте).

6. Исключения 16 Ю.И. Воротницкий. Программирование Обработка исключений, возбужденных оператором throw, идет по следующей схеме: 1. Создается статическая переменная со значением, заданным в операторе throw. Она будет существовать до тех пор, пока исключение не будет обработано. Если переменная-исключение является объектом класса, при ее создании работает конструктор копирования. 2. Завершается выполнение защищенного try-блока: раскручивается стек подпрограмм, вызываются деструкторы для тех объектов, время жизни которых истекает и т.д. 3. Выполняется поиск первого из catch-блоков, который пригоден для обработки созданного исключения. Поиск ведется по следующим критериям: если тип, указанный в catch-блоке, совпадает с типом созданного исключения, или является ссылкой на этот тип; класс, заданный в catch-блоке, является предком класса, заданного в throw, и наследование выполнялось с ключом доступа public; указатель, заданный в операторе throw, может быть преобразован по стандартным правилам к указателю, заданному в catch-блоке. в операторе throw задано многоточие.

6. Исключения 17 Ю.И. Воротницкий. Программирование Если нужный обработчик найден, то ему передается управление и, при необходимости, значение оператора throw. Оставшиеся catch-блоки, относящиеся к защищенному блоку, в котором было создано исключение, игнорируются. Из указанных правил поиска следует, что очень важен порядок расположения catch-блоков. Так, блок catch(…) должен стоять последним в списке, а блок catch (void *) – после всех блоков с указательными типами. Если ни один из catch-блоков, указанных после защищенного блока, не сработал, по таким же правилам проводится выход из внешнего блока try (если он, конечно, есть!). В конце оператора catch может стоять оператор throw без параметров. В этом случае работа catch-блока считается незавершенной, и происходит поиск соответствующего обработчика на более высоких уровнях.

6. Исключения 18 Ю.И. Воротницкий. Программирование Пример: try { … try { … throw Error!; … } //внутренний try catch (int) {… } catch (float) {… } … } //внешний try catch (char * c) {… } catch (...) { … }

6. Исключения 19 Ю.И. Воротницкий. Программирование Пример: try { … try { … throw Error!; … } //внутренний try catch (char *) {… } catch (float) {… } … } //внешний try catch (char * c) {… } catch (...) { … }

6. Исключения 20 Ю.И. Воротницкий. Программирование Пример: try { … try { … throw Error!; … } //внутренний try catch (char *) {… } catch (float) {… } … } //внешний try catch (char * c) {… } catch (...) { … }

6. Исключения 21 Ю.И. Воротницкий. Программирование class TMyException { char* msg; void operator = (const TMyException& e) {} public: TMyException(const char* str) { assert(str != NULL); msg = new char[strlen(str) + 1]; strcpy(msg, str); } TMyException(const TMyException& e) { msg = new char [strlen(e.msg) + 1]; strcpy(msg, e.msg); } const char* getMessage() const { return msg; } ~TMyException() { delete [] msg; } };

6. Исключения 22 Ю.И. Воротницкий. Программирование Перегруженная операция присваивания в описании, защищенном спецификатором доступа private, блокирует выполнение этой операции. Аналогично работает вызов функции assert (эта функция аварийно завершает работу программы, если выражение, заданное в параметре, ложно). Написание конструктора копирования обязательно – ведь он может неявно вызываться в блоке catch! Для генерации исключения из описанного класса достаточно записать инструкцию throw TMyException("Extra data in input file"); Обработчик соответствующей ситуации может выглядеть так: try { // здесь может быть сгенерировано собственное исключение } catch (TMyException e) { cout