C++. Сборник рецептов - Д. Стефенс

Пример 9.2. Безопасный при исключениях конструктор

#include <iostream>

#include <stdexcept>

using namespace std;

class Device {

public:

 Device(int devno) {

  if (devno == 2)

   throw runtime_error("Big problem");

 }

 ~Device() {}

};

class Broker {

public:

 Broker (int devno1, int devno2) : dev1_(NULL), dev2_(NULL) {

  try {

   dev1_ = new Device(devno1); // Заключить операторы создания

   dev2_ = new Device(devno2); // объектов в динамической памяти в

                               // блок try ...

  } catch (...) {

   delete dev1_; // ...очистить память и повторно

   throw;        // выбросить исключение, если что-то не

                 // получилось.

  }

 }

 ~Broker() {

  delete dev1_;

  delete dev2_;

 }

private:

 Broker();

 Device* dev1_;

 Device* dev2_;

};

int main() {

 try {

  Broker b(1, 2);

 } catch(exception& e) {

  cerr << "Exception: " << e.what() << endl;

 }

}

Сказать, что конструктор, функция-член, деструктор или что-нибудь другое «безопасно при исключениях», — значит гарантировать, что при их работе не будет утечки ресурсов и, вероятно, используемые ими объекты не будут находиться в противоречивом состоянии. В языке C++ такого рода гарантии названы базовыми и строгими.

Базовая гарантия безопасности при исключениях, которая интуитивно вполне понятна, означает, что при выбрасывании исключения текущая операция не приведет к утечке ресурсов и вовлеченный в операцию объект по-прежнему можно использовать (т.е. вы можете вызвать другие функции-члены и уничтожить объект, так как его состояние корректно). Это также означает, что программа находится в согласованном состоянии, хотя оно может быть непредсказуемым. Правила простые: если исключение выбрасывается где-нибудь в теле (например) функции-члена, созданные в динамической памяти объекты не лишаются поддержки, а вовлеченные в операцию объекты могут быть уничтожены или восстановлены в вызывающей программе. Другая гарантия, названная строгой гарантией безопасности исключений, обеспечивает неизменность состояния объекта, если операция завершается неудачно. Последнее относится к операциям, которые следуют после конструирования объекта, поскольку по определению объект, который выбрасывает исключение, всегда будет сконструирован не полностью и поэтому всегда будет иметь недостоверное состояние. Я вернусь к функциям-членам в рецепте 9.4. Теперь же давайте основное внимание уделим конструированию объектов.

В примере 9.2 определяется два класса, Device и Broker, которые делают не очень много, но с их помощью можно было бы легко представить любой сценарий работы пары устройство/брокер, когда вы имеете некоторый класс, который открывает соединение к каждому из двух устройств и управляет связью между ними. Брокер бесполезен, если доступно только одно устройство, поэтому семантика обработки транзакций при наличии брокера должна учитывать, что при выбрасывании исключения одним из двух этих устройств, когда делается попытка получения доступа к нему, должно освобождаться другое устройство. Это обеспечивает невозможность утечки памяти и других ресурсов.

Блоки try и catch сделают эту работу. В конструкторе заключите операторы по выделению динамической памяти для объекта в блок try и перехватывайте все исключения, которые выбрасываются в ходе конструирования этого объекта.

try {

 dev1_ = new Device(devno1);

 dev2_ = new Device(devno2);

} catch (...) {

 delete dev1_;

 throw;

}

Многоточие в обработчике catch означает, что любое выброшенное исключение будет перехвачено. В данном случае вам следует поступать именно так, поскольку вы лишь освобождаете память, если что-то не получилось, и затем повторно выбрасываете исключение независимо от его типа. Вам необходимо повторно выбросить исключение, чтобы клиентская программа, которая пытается инстанцировать объект Broker, могла сделать что-то полезное с исключением, например записать куда-нибудь соответствующее сообщение об ошибке.

В catch-обработчике я удаляю лишь dev1_, так как последнее выбрасывание исключения возможно только в операторе new для dev2_. Если он выбрасывает исключение, то переменной dev2_ не будет присвоено никакого значения и, следовательно, мне не нужно удалять объект dev2_. Однако, если вы что-то делаете после инициализации dev2_, вам потребуется выполнить зачистку этого объекта. Например:

try {

 dev1_ = new Device(devno1);

 dev2_ = new Device(devno2);

 foo_ = new MyClass(); // Может выбросить исключение

} catch (...) {

 delete dev1_;

 delete dev2_;

 throw;

}

В этом случае вам не следует беспокоиться об удалении указателей, которым никогда не присваивались реальные значения (если изначально вы не инициализировали их соответствующим образом), поскольку удаление указателя NULL не дает никакого эффекта. Другими словами, если присваивание значения переменной dev1_ приводит к выбрасыванию исключения, ваш catch-обработчик все же выполнит оператор delete dev2_, однако все будет нормально, если вы инициализировали его значением NULL в списке инициализации.

Как я говорил в рецепте 9.1, рассматривая основы обработки исключений, для обеспечения гибкой стратегии обработки исключений может потребоваться особая ловкость, и то же самое относится к обеспечению безопасности исключений. Подробное рассмотрение методов проектирования программного кода, безопасного при исключениях, приводится в книге «Exceptional С++», написанной Гербом Саттером (Herb Sutter) (издательство «Addison Wesley»).

Рецепт 9.3.

9.3. Создание безопасного при исключениях списка инициализации

Необходимо инициализировать ваши данные-члены в списке инициализации конструктора, и поэтому вы не можете воспользоваться подходом, описанным в рецепте 9.2.

Используйте специальный формат блоков try и catch, предназначенный для перехвата исключений, выбрасываемых в списке инициализации. Пример 9.3 показывает, как это можно сделать.

Пример 9.3. Обработка исключений в списке инициализации

#include <iostream>

#include <stdexcept>

using namespace std;

// Некоторое устройство

class Device {

public:

 Device(int devno) {

  if (devno == 2)

   throw runtime error("Big problem");

 }

 ~Device() {}

private:

 Device();

};

class Broker {

public:

 Broker (int devno1, int devno2)

  try : dev1_(Device(devno1)), // Создать эти объекты в списке

   dev2_(Device(devno2)) {}    // инициализации

  catch (...) {

   throw; // Выдать сообщение в журнал событий или передать ошибку

          // вызывающей программе (см. ниже обсуждение)

 }

 ~Broker() {}

private:

 Broker();

 Device dev1_;

 Device dev2_;

};

int main() {

 try {

  Broker b(1, 2);

 } catch(exception& e) {

  cerr << "Exception: " << e.what() << endl;

 }

}

Синтаксис обработки исключений в списках инициализации немного отличается от традиционного синтаксиса С++, потому что здесь блок try используется в качестве тела конструктора. Критической частью примера 9.3 является конструктор класса Broker.

Broker(int devno1, int devno2) // Заголовок конструктора такой же Constructor

 try :                         // Действует так же, как try {...}

  dev1_(Device(devno1)),       // Затем идут операторы списка

  dev2_(Device(devno2)) {      // инициализации

   // Здесь задаются операторы тела конструктора.

  } catch (...) { // catch обработчик задается *после*

   throw; // тела конструктора

  }

Режим работы блоков try и catch вполне ожидаем; единственное синтаксическое отличие от обычного блока try заключается в том, что при перехвате исключений, выброшенных из списка инициализации, за ключевым словом try идет двоеточие, затем список инициализации и после этого собственно блок try, который является одновременно и телом конструктора. Если какое-нибудь исключение выбрасывается из списка инициализации или из тела конструктора, оно будет перехвачено catch-обработчиком, который расположен после тела конструктора. Вы можете при необходимости добавить в тело конструктора дополнительную пару блоков try/catch, однако вложенные блоки try/catch обычно выглядят непривлекательно.