Kivételek, kivételkezelés a C++ nyelvben

Átírás

1 2009. Kivételek, kivételkezelés a C++ nyelvben Haladó C++ programozás Kurucz Attila ELTE - IK

2 Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék... 2 Mi a kivételkezelés?... 3 Alapfogalmak... 3 Kivétel... 3 Try blokk... 3 Catch blokk... 3 Hagyományos hibakezelés... 4 Kivételkezelés céljai... 4 Működés... 4 Egymásba ágyazott kivételkezelők... 5 Leszármaztatott kivételosztályok... 5 Az általános catch blokk... 5 Függvény kivételek... 5 Kivétel a konstruktorban... 6 Kivétel a destruktorban... 6 Erőforrás foglalás felszabadítás... 6 Szabványos kivételek... 7 Számológép példa... 8 Források

3 Mi a kivételkezelés? A kivételkezelés segítségével kezelni tudjuk a futási időben történő hibákat. Kettő darab igen egyszerű lépés szükséges a dologhoz, elsőként kijelöljük azt a programrészt ami dobhat kivételt, másodszor pedig elkapjuk azt. A kivételkezelés a C++-ban voltaképp hibakezelést jelent. Ehhez három új nyelvi alapszót vezettek be: try, catch, throw. Alapfogalmak Kivétel Nem azonos az operációs rendszer exception fogalmával. Ez alól kivétel az, amit a programozó annak tekint. A C++ szemléletében a kivétel egy objektum, ami a kivétel bekövetkezésekor jön létre. Kivétel kiváltása: throw. Azt nevezzük kivételnek, mire alapesetben nem számítunk, mint például elfogy a hely a winchesteren. Try blokk A védett programrészt fogja közre. try utasítás1; utasítás2; utasításn; Catch blokk A keletkezett kivételek lekezelése itt történik. A try blokkot mindig legalább egy catch blokknak követnie kell, de követheti több is. Mindegyik catch ág specifikálja, hogy milyen 3

4 típusú kivételeket kezel le. A megfelelő catch ágat a dobott kivétel típusával összevetve választja ki a rendszer. catch (típus paraméter) utasítás1; utasítás2; utasításn; Hagyományos hibakezelés Függvény visszatérési értéke (paramétere) hátrányai: azonosítás hibaérték / valódi érték hívási hierarchia ellenőrzés nehézkes, sok helyre kell beiktatni kevésbé átlátható kód Kivételkezelés céljai kivételek csoportosítása együttműködik más nyelvekkel (C) működik párhuzamos környezetben minden kivételt a megfelelő kezelő kapja el ne legyen extra kód/hely/idő ha nem használjuk típus-biztos tetszőleges adat továbbítás a kivétel létrejöttének helyétől a lekezelés helyhez Működés Az első throw utasítással befejeződik a try blokk végrehajtása. Kilép a blokkból a vezérlés és rendet csinál: verem visszaállítás, lokális objektumok megszüntetése. Létrejön a throw utasításban megjelölt objektum egy példánya. Megkeresi a program azt az első catch blokkot, amely a kivétel objektumra illeszkedik és végrehajtja a blokk utasításait. A többi ágat nem vizsgálja meg, még akkor sem, ha ott esetleg tökéletes egyezést találna, ezért a catch ágak sorrendje nem közömbös. A catch blokk végrehajtása után az utolsó catch blokk utáni utasításra kerül a vezérlés. Ha kivétel keletkezik, de egy catch blokk sem illeszkedik akkor a terminate függvény hívódik meg, azaz leáll a program. 4

5 Egymásba ágyazott kivételkezelők A try blokkok egymásba ágyazhatóak explicit vagy implicit módon. A catch blokkok keresése belülről kifelé történik. Ha verem visszagombolyítás közben újabb kivétel keletkezik, akkor a terminate függvény hívódik meg. A kivétel lekezelése (vagy annak egy része) továbbhárítható a feljebb álló szintekre a paraméter nélküli throw utasítással. Leszármaztatott kivételosztályok Mivel a kivétel egy objektum, ezért a kivétel osztályok között lehet egy leszármazási hierarchiát felállítani, így csoportosítani a kivételek. Egy E kivételobjektum illeszkedik a catch(h) blokkra, ha: H és E típusa azonos H egy egyértelmű bázisosztálya E-nek H és E pointerek és alaptípusokra a fenti érvényes H egy referencia, és a hivatkozott típusra az első két pont valamelyike érvényes Az általános catch blokk catch (... ) utasítás1; utasítás2; utasításn; Erre a blokkra bármely kivétel objektum illeszkedik, tehát logikusan csak az utolsó lehet a blokkok sorában. Használható arra, hogy minden egyéb speciális lekezelést nem igénylő kivételt itt kezeljünk le. Függvény kivételek Egy függvény esetében megadható az, hogy a függvény milyen kivételeket tud generálni: void f(int x) throw(a,b,c); void g() throw(); void h(); // csak A,B,C kivételek // semmi // bármi Eszerint az f függvény csak az A,B és C típusú kivételt generál, vagy azok leszármazottait. Minden más esetben a rendszer meghívja az unexpected() függvényt, melynek alapértelmezett viselkedése a terminate() függvény meghívása. A catch ág lefutása után a try blokk után folytatódik a program végrehajtása. 5

6 Kivétel a konstruktorban Lényegében a kivételkezelés az egyetlen mód arra, hogy a konstruktor hibát jelezzen. Hiba esetén gondoskodni kell a megfelelő objektum állapot előállításáról. Inicializáló listán keletkező kivétel elfogása: class A B b; public: A() try : b() // konstruktor programozott része catch (...) // kivételkezelés ; Kivétel a destruktorban Destruktor hívás oka: 1. normál meghívás 2. kivételkezelés (roll back) miatti meghívás. Ekkor a kivétel nem léphet ki a destruktorból. Destruktorban keletkező kivétel elfogása: A::~A() try // destruktor törzse catch (...) // kivételkezelés Erőforrás foglalás felszabadítás Gyakori, hogy erőforrásként kezelünk valamit. Pl: memória, fájl, eszköz stb. Erőforrás használatának sorrendje: lefoglalás, feldolgozás, felszabadítás. Ügyelni kell arra, hogy 6

7 feldolgozás közben észlelt hiba esetén is fel kell szabadítanunk az erőforrást. FILE * fp = fopen("x.txt", "r"); try // file feldolgozás catch (...) fclose(fp); throw; fclose(fp); Szabványos kivételek bad_alloc bad_cast bad_typeid bad_exception ios_base::failure exception range_error overflow_error underflow_error runtime_error length_error domain_error out_of_range invalid_argument logic_error 7

8 Számológép példa A négy alapműveletet fogja elvégezni és leellenőrzi, hogy jó műveleti jelet adtunk-e meg és, hogy ne osszunk nullával. void f(int x) throw(a,b,c); #include <iostream> enum Exceptions DIVNULL, BAD_OPERATOR ; double calc(double lhs, double rhs, char op) throw(exceptions) switch(op) case '+': return (lhs + rhs); case '-': return (lhs - rhs); case '*': return (lhs * rhs); case '/': if(rhs == 0.0) throw Exceptions::DIVNULL; return (lhs / rhs); default: throw Exceptions::BAD_OPERATOR; int main(int argc, char *argv[]) try //Ez jó std::cout << calc(1.0, 0.5, '+') << std::endl; //Ez kivételt okoz std::cout << calc(1.0, 0.0, '/') << std::endl; catch(exceptions e) if(e == Exceptions::BAD_OPERATOR) std::cout <<"Rossz operator!\n"; else std::cout << "Nullaval valo osztas nem engedelyezett!\n"; return 0; 8

9 Források ELTE - Haladó C++ programozás előadás diái: Miskolci Egyetem Kivételkezelés a C++ nyelvben előadás diái: BME Programozás alapjai II. C előadás diái: Alexandrescu Choose Your Poison: Exceptions or Error Codes? Wikipédia: 9