Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

используется обычный набор символов ASCII, то переменная c будет равна 42 (что соответствует символу *), а не 1066, поскольку переменные типа char не могут принимать такие большие значения.

В разделе 3.9.2 показано, как защититься от такого сужения путем проверки. С помощью исключений (и шаблонов; см. раздел 19.3) можно написать функцию, проверяющую и генерирующую исключение runtime_exception, если присваивание или инициализация может привести к изменению значения. Рассмотрим пример.

int x1 = narrow_cast<int>(2.9);    // генерирует исключение

int x2 = narrow_cast<int>(2.0);    // OK

char c1 = narrow_cast<char>(1066); // генерирует исключение

char c2 = narrow_cast<char>(85);   // OK

Угловые скобки, <...>, означают то же самое, что и в выражении vector<int>. Они используются, когда для выражения идеи возникает необходимость указать тип, а не значение. Аргументы, стоящие в угловых скобках, называют шаблонными (template arguments). Если необходимо преобразовать значение и мы не уверены, что оно поместится, то можно использовать тип narrow_cast, определенный в заголовочном файле std_lib_facilities.h и реализованный с помощью функции error(). Слово cast[7] означает приведение типа и отражает роль этой операции в ситуации, когда что-то “сломалось” (по аналогии с гипсовой повязкой на сломанной ноге). Обратите внимание на то, что приведение типа не изменяет операнд, а создает новое значение, имеющее тип, указанный в угловых скобках и соответствующий операнду.

5.7. Логические ошибки

После устранения ошибок, выявленных компилятором и редактором связей, программу выполняют. Как правило, после этого программа либо ничего не выдает на печать, либо выводит неправильные результаты. Это может происходить по многим причинам. Возможно, вы просто неправильно поняли логику программы; написали не то, что намеревались; сделали глупую ошибку в какой-нибудь инструкции if или что-нибудь еще. Логические ошибки обычно труднее всего находить и исправлять, поскольку на этой стадии компьютер делает только то, что вы сами ему приказали. Теперь ваша задача выяснить, почему он делает не то, что вы хотели. В принципе компьютер — это очень быстро действующий идиот. Он просто покорно делает в точности то, что вы ему сказали.

Попробуем проиллюстрировать сказанное на простом примере. Рассмотрим программу-код для поиска минимальной, максимальной и средней температуры.

int main()

{

  vector<double> temps; // температуры

  double temp = 0;

  double sum = 0;

  double high_temp = 0;

  double low_temp = 0;

  while (cin>>temp) // считываем и записываем в вектор temps

    temps.push_back(temp);

  for (int i = 0; i<temps.size(); ++i)

  {

    if(temps[i] > high_temp) high_temp = temps[i]; // находим максимум

    if(temps[i] < low_temp) low_temp = temps[i];   // находим минимум

    sum += temps[i]; // вычисляем сумму

  }

  cout << "Максимальная температура: " << high_temp<< endl;

  cout << "Минимальная температура: " << low_temp << endl;

  cout << "Средняя температура:" << sum/temps.size() << endl;

}

Мы проверили эту программу, введя почасовые данные о температуре в центре Люббока, штат Техас (Lubbock, Texas) 16 февраля 2005 года (в штате Техас по-прежнему используется шкала Фаренгейта).

–16.5, –23.2, –24.0, –25.7, –26.1, –18.6, –9.7, –2.4,

7.5, 12.6, 23.8, 25.3, 28.0, 34.8, 36.7, 41.5,

40.3, 42.6, 39.7, 35.4, 12.6, 6.5, –3.7, –14.3

Результаты оказались следующими:

Максимальная температура: 42.6

Минимальная температура: –26.1

Средняя температура: 9.3

Наивный программист может прийти к выводу, что программа работает просто отлично. Безответственный программист продаст ее заказчику. Благоразумный программист проверит программу еще раз. Для этого мы ввели данные, полученные 23 июля 2005 года.

76.5, 73.5, 71.0, 73.6, 70.1, 73.5, 77.6, 85.3,

88.5, 91.7, 95.9, 99.2, 98.2, 100.6, 106.3, 112.4,

110.2, 103.6, 94.9, 91.7, 88.4, 85.2, 85.4, 87.7

На этот раз результаты таковы:

Максимальная температура: 112.4

Минимальная температура: 0.0

Средняя температура: 89.2

Ой, что-то не так. Крепкий мороз (0,0°F соответствует примерно 18°C) в Люббоке в июле — это же просто конец света! Вы видите ошибку? Поскольку переменная low_temp была инициализирована значением 0.0, она останется равной нулю, если все значения температуры окажутся отрицательными.

ПОПРОБУЙТЕ

Выполните эту программу. Убедитесь, что она действительно выдает такие результаты. Попробуйте ее “сломать” (т.е. вынудить выдать неправильные результаты), введя другой набор данных. Сколько данных вам для этого может потребоваться?

К сожалению, в этой программе ошибок намного больше. Что произойдет, если все значения температуры окажутся отрицательными? Инициализация переменной high_temp создает аналогичную проблему: она останется равной нулю, если в исходных данных все значения температуры окажутся больше нуля.

Такие ошибки типичны; они не создают никаких проблем при компиляции и не приводят к неправильным ответам при разумных условиях. Однако мы забыли указать, что означают разумные условия. Вот как должна выглядеть исправленная программа.

int main()

{

  double temp = 0;

  double sum = 0;

  double high_temp = –1000; // инициализация невозможно низким значением

  double low_temp = 1000;   // инициализация невозможно высоким значением

  int no_of_temps = 0;

  while (cin>>temp) { // считываем температуру

    ++no_of_temps;    // подсчитываем количество данных

    sum += temp;      // вычисляем сумму

    if (temp > high_temp) high_temp = temp; // находим максимум

    if (temp < low_temp) low_temp = temp;   // находим минимум

  }

  cout << "Максимальная температура: " << high_temp<< endl;

  cout << "Минимальная температура: " << low_temp << endl;

  cout << "Средняя температура:" << sum/temps.size() << endl;

}

Эта программа работает? Почему вы уверены в этом? Вы сможете дать точное определение слова “работает”? Откуда взялись числа 1000 и –1000. Помните о “магических” константах (см. раздел 5.5.1). Указывать числа 1000 и 1000 как литеральные константы в тексте программы — плохой стиль, но может быть, и эти числа неверны? Существуют ли места, где температура опускается ниже —1000°F (–573°C)? Существуют ли места, где температура поднимается выше 1000°F (538°C)?

ПОПРОБУЙТЕ

Просмотрите программу. Используя достоверные источники информации, введите разумные значения для констант min_temp (минимальная температура) и max_temp (максимальная температура). Эти значения определят пределы применимости вашей программы.

5.8. Оценка

Представьте себе, что вы написали простую программу,