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

id="id119">

7.3. Обработка ошибок

Первое, что необходимо сделать, получив в принципе работающую программу,— попытаться “сломать” ее, т.е. ввести входные данные, надеясь вызвать неправильную работу программы. Мы говорим “надеясь”, потому что основная задача на этом этапе — найти как можно больше ошибок, чтобы исправить их до того, как их обнаружит кто-то другой. Если вы приступите к проверке с убеждением: “Моя программа работает, и я не делаю никаких ошибок!”, то не сможете найти многих ошибок и будете очень огорчены, если все же обнаружите их. Вы должны подвергать сомнению то, что делаете! Правильная позиция формулируется так: “Я “сломаю” ее! Я умнее, чем любая программа, даже моя собственная!” Итак, введем в калькулятор мешанину правильных и неправильных выражений. Рассмотрим пример.

1+2+3+4+5+6+7+8

1–2–3–4

!+2

;;;

(1+3;

(1+);

1*2/3%4+5–6;

();

1+;

+1

1++;

1/0

1/0;

1++2;

–2;

–2;;;;

1234567890123456;

'a';

q

1+q

1+2; q 

ПОПРОБУЙТЕ

Введите некоторые из этих проблематичных выражений в калькулятор и постарайтесь понять, сколько существует способов вызвать неправильное поведение программы. Можете ли вызвать ее крах, т.е. обойти обработку ошибок и вызвать машинную ошибку? Мы не уверены, что сможете. Можете ли вы выйти из программы без осмысленного сообщения об ошибке? Можете.

Формально говоря, этот процесс называется тестированием (testing). Существуют даже люди, занимающиеся испытанием программ профессионально. Тестирование — очень важная часть разработки программного обеспечения. Оно может быть весьма увлекательным занятием. Более подробно тестирование рассматривается в главе 26. Есть один большой вопрос: “Существует ли способ систематического тестирования программ, позволяющий найти все ошибки?” Универсального ответа на этот вопрос, т.е. ответа, который относился бы ко всем программам, нет. Однако, если отнестись к тестированию серьезно, можно неплохо протестировать многие программы. Пытаясь систематически тестировать программы, не стоит забывать, что выбор тестов не бывает полным, поэтому следует использовать и так называемые “странные” тесты, такие как следующий:

Mary had a little lamb

srtvrqtiewcbet7rewaewre–wqcntrretewru754389652743nvcqnwq;

!@#$%^&*()~:;

 

 Тестируя компиляторы, я привык подавать на вход компилятора электронные отчеты о его собственных сообщениях — заголовки писем, объяснения пользователей и все остальное. Это было неразумно, поскольку этого никто никогда не делал. Однако программа идеально кэшировала все ошибки, а не только разумные, и вскоре компилятор стал очень устойчивым к странному вводу.

Первый действительно неудобный момент мы обнаружили, когда при тестировании калькулятора выяснилось, что окно закрывается сразу после вывода результатов.

+1;

()

!+2

Немного поразмыслив (или проследив за выполнением программы), мы поняли, что проблема заключается в том, что окно закрывается сразу после вывода сообщения об ошибке. Это происходит потому, что наш механизм активизации окна должен был ожидать ввода символа. Однако во всех трех случаях, упомянутых выше, программа обнаруживала ошибку до того, как считывала все символы, поэтому в строке ввода всегда существовал символ, расположенный слева. Программа не могла сообщить об этом символе, оставшемся от ввода выражения в ответ на приглашение Чтобы закрыть окно, введите символ. Этот “остаточный” символ закрывал окно.

Справиться с этой ошибкой можно, модифицировав функцию main() (см. раздел 5.6.3).

catch (runtime_error& e) {

  cerr << e.what() << endl;

  // keep_window_open():

  cout << "Чтобы закрыть окно, введите символ ~n";

  char ch;

  while(cin >> ch) // продолжает чтение после ввода символа ~

    if (ch=='~') return 1;

  return 1;

}

По существу, мы заменили функцию keep_window_open() своим собственным кодом. Обратите внимание на то, что проблема останется нерешенной, если символ окажется следующим после возникновения ошибки, но это маловероятно.

Обнаружив эту проблему, мы написали вариант функции keep_window_open(), аргументом которой была строка, закрывающая окно, как только пользователь вводил ее после приглашения. Таким образом, более простое решение выглядит так:

catch (runtime_error& e) {

  cerr << e.what() << endl;

  keep_window_open("~~");

  return 1;

}

Рассмотрим еще один пример.

+1

!1~~

()

Эти данные вынуждают калькулятор выдавать соответствующие сообщения об ошибках, например

Чтобы выйти, введите ~~

и не прекращать работу, пока пользователь не введет строку ~~.

Входные данные для калькулятора вводятся с клавиатуры. Это затрудняет тестирование: каждый раз, внося улучшение, мы должны напечатать множество контрольных примеров (каждый раз заново!), чтобы убедиться, что программа по-прежнему работает. Было бы лучше, если бы контрольные примеры где-то хранились и вызывать их одной командой. Некоторые операционные системы (в частности, Unix) упрощают эту задачу, позволяя потоку cin считывать данные из файла без модификации программы, а потоку cout — направлять данные в файл. В других случаях мы должны модифицировать программу так, чтобы она использовала файл (подробнее об этом — в главе 10).

Рассмотрим примеры.

1+2; q

1+2 q

Мы хотели бы вывести результат (3) и выйти из программы. Забавно, что строка

1+2 q

приводит к этому результату, а более очевидная строка

1+2; q

вызывает ошибку Ожидается первичное выражение. Где следует искать эту ошибку? Конечно, в функции main(), где обрабатываются символы ; и q. Мы добавили инструкции “печать” и “выход” просто для того, чтобы поскорее получить работающий вариант калькулятора (см. раздел 6.6), а теперь расплачиваемся за эту поспешность. Рассмотрим еще раз следующий фрагмент:

double val = 0;

while (cin) {

  cout << "> ";

  Token t = ts.get();

  if (t.kind == 'q') break;

  if (t.kind == ';')

    cout << "= " << val << 'n';

  else

    ts.putback(t);

 val = expression();

}

Если обнаруживаем точку с запятой, то вызываем функцию expression(), не проверяя символ q. Эта функция в первую очередь ищет вызов функции term(), которая вызывает функцию primary(), обнаруживающую символ q. Буква q не является первичным выражением, поэтому получаем сообщение об ошибке. Итак, после тестирования точки с запятой мы должны обработать символ q. В этот момент мы почувствовали необходимость несколько упростить логику, поэтому окончательный вариант функции main() выглядит так:

int main()

try