Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

5.5. Ошибки во время выполнения программы

Если программа не содержит ошибок, которые можно обнаружить на этапах компиляции и редактирования связей, то она выполняется. Здесь-то и начинаются настоящие приключения. При написании программы можно выявить и устранить ошибки, но исправить ошибку, обнаруженную на этапе выполнения программы, не так легко. Рассмотрим пример.

int area(int length, int width) // Вычисляем площадь прямоугольника

{

  return length*width;

}

int framed_area(int x, int y) // Вычисляем площадь,

                              // ограниченную рамкой

{

  return area(x–2,y–2);

}

int main()

{

  int x = –1;

  int y = 2;

  int z = 4;

  // ...

  int area1 = area(x,y);

  int area2 = framed_area(1,z);

  int area3 = framed_area(y,z);

  double ratio = double(area1)/area3; // Преобразуем к типу double,

                                      // чтобы выполнить деление

                                      // с плавающей точкой

}

Для того чтобы сделать проблемы менее очевидными и усложнить задачу компилятора, в качестве аргументов мы решили использовать переменные x, y и z, а не непосредственные числа. Однако эти вызовы функций возвращают отрицательные числа, присвоенные переменным area1 и area2. Можно ли принять эти ошибочные результаты, противоречащие законам математики и физики? Если нет, то где следует искать ошибку: в модуле, вызвавшем функцию area(), или в самой функции? И какое сообщение об ошибке следует выдать?

Прежде чем пытаться ответить на эти вопросы, проанализируем вычисление переменной ratio в приведенном выше коде. Оно выглядит довольно невинно. Вы заметили, что с этим кодом что-то не так? Если нет, посмотрите снова: переменная area3 будет равна 0, поэтому в выражении double(area1)/area3 возникает деление на нуль. Это приводит к ошибке, обнаруживаемой аппаратным обеспечением, которое прекращает выполнение программы, выдав на экран довольно непонятное сообщение. Вы и ваши пользователи будете сталкиваться с такими проблемами постоянно, если не научитесь выявлять и исправлять ошибки, возникающие на этапе выполнения программы. Большинство людей нервно реагируют на такие сообщения аппаратного обеспечения, так как им сложно понять, что происходит, когда на экране появляется сообщение вроде “Что-то пошло не так!” Этого недостаточно для того, чтобы предпринять какие-то конструктивные действия, поэтому пользователи злятся и проклинают программиста, написавшего такую программу.

Итак, попробуем разобраться с ошибкой, связанной с вызовом функции area(). Существуют две очевидные альтернативы.

1. Следует исправить ошибку в модуле, вызывающем функцию area().

2. Позволить функции area() (вызываемой функции) выполнять вычисления с неправильными аргументами.

5.5.1. Обработка ошибок в вызывающем модуле

Сначала рассмотрим первую альтернативу (“Берегись, пользователь!”). Именно ее нам следовало бы принять, например, если бы функция area() была библиотечной функцией, которую невозможно модифицировать. Как бы то ни было, эта ситуация является самой распространенной.

Предотвратить ошибку при вызове функции area(x,y) в модуле main() относительно просто:

if (x<=0) error("неположительное x");

if (y<=0) error("неположительное y");

int area1 = area(x,y);

Действительно, остается только решить, что делать, обнаружив ошибку. Здесь мы решили вызвать функцию error(), которая должна сделать что-то полезное. В заголовочном файле std_lib_facilities.h действительно описана функция error(), которая по умолчанию останавливает выполнение программы, сопровождая это сообщением системы и строкой, которая передается как аргумент функции error(). Если вы предпочитаете писать свои собственные сообщения об ошибках или предпринимать другие действия, то можете перехватывать исключение runtime_error (разделы 5.6.2, 7.3, 7.8, Б.2.1). Этого достаточно для большинства несложных программ.

Если не хотите получать сообщения об ошибках в каждом из аргументов, то код можно упростить.

if (x<=0 || y<=0) error("неположительный аргумент функции area()");

// || значит ИЛИ

int area1 = area(x,y);

Для того чтобы полностью защитить функцию area() от неправильных аргументов, необходимо исправить вызовы функции framed_area(). Этот фрагмент кода можно переписать следующим образом:

if (z<=2)