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Quando il programmatore deve scrivere un programma spesso incontra errori di diverso tipo:
I primi due tipi di errori impediscono la generazione del programma, ma anche un programma che sembra scritto senza errori può avere un comportamento indesiderato durante l'esecuzione (o nei risultati che produce).
Il terzo tipo di errori può rientrare nella categoria dei cosiddetti “bug”: un saltuario comportamento anomalo in esecuzione che impedisce l'ottenimento dei risultati. Il risultato può essere la chiusura imprevista del programma e l'unico modo di superarli è sempre la modifica del codice del programma. (Provare la divisione di due numeri…)
Il quarto tipo è detto anche errori di logica. È meno grave del precedente perché il programma riesce almeno a produrre sempre dei risultati, solo che i risultati non sono sempre corretti. A volte sono causati dalle richieste dell'utente, ma in tal caso quest'ultimo tipo può essere previsto dal programmatore e opportunamente gestito. L'oggetto di queste pagine è l'analisi del metodo usato nella gestioni di questo tipo di errori.
In C si controllava il buon esito di una funzione controllando il valore restituito (0 = nessun errore). In caso di segnalazione di un errore (restituzione di valore non zero) in C si chiamava la funzione exit() oppure abort() lasciando gli eventuali oggetti dinamici allocati in memoria. Per evitare questo inconveniente ed usare un sistema ben organizzato, in C++ è sempre meglio usare le eccezioni.
In ogni caso, indipendentemente dalla strategia usata, il programmatore che vuole minimizzare gli errori, cerca di prevenirli usando strumenti con il debugger e il testing.
Le eccezioni sono oggetti (di tipo classe) che, quando un problema, vengono creati e passati come il parametro di una funzione. A volte capita che l'utente, invece di inserire in input un numero intero, inserisca un carattere. Per verificare questa eventualità il programmatore potrebbe usare un'istruzione if che in caso affermativo generi solo un oggetto di tipo eccezione, senza preoccuparsi di quale azione eseguire per risolvere il problema. Gli oggetti di tipo eccezione possono contenere informazioni, come quella sul tipo di problema incontrato. Il programmatore dovrebbe gestire i problemi con le eccezioni quando quel tipo di problema non è frequente e il programmatore non vuole occuparsene in quel momento in quel pezzo di programma. Se ne occuperà un altro pezzo di programma (scritto forse da un altro programmatore).
Ci sono due tipi di programmatori: coloro che scrivono il codice di nuove funzioni e coloro che usano le funzioni create da qualcun altro. Ovviamente ci possono essere programmatori che fanno entrambe le attività, ma comunque si tratta sempre di due diversi tipi di attività che si svolgono in momenti diversi.
Grazie alle eccezioni queste due attività si distinguono ancora meglio e scrivere il codice diventa ancora più facile:
Ad esempio, nel caso in cui un programma non riesca a leggere il file specificato dall'utente, che cosa si deve fare? Creare un nuovo file? Avvisare l'utente? Ovviamente dipende dal programma… Lanciare eccezioni è un sistema comodo per chi scrive, ma anche leggermente poco efficiente perché richiede anche di dover ripercorrere (srotolare) lo stack delle chiamate delle funzioni: un'operazione non velocissima…
void letturaPeso(int& n) throw(int);
#include <iostream> void letturaPeso(int& n) throw(int) { std::cout << "inserisci il tuo peso: " << std::endl; std::cin >> n; if ( n < 0 ) throw (-1); // viene lanciato un intero }
#include <iostream> #include "letturaPeso.h" int main() { int peso; try { letturaPeso(peso); } catch(int k) // blocco idoneo a catturare un intero { // eseguito solo nel caso del lancio di un'eccezione if ( k=-1 ) std::cerr << "Hai inserito un peso negativo..." << std::endl; return 0; // si decide di terminare il main } std::cout << "Tu pesi esattamente " << peso << " kg " << std::endl; return 0; }
Il blocchi try possono a loro volta contenere altri blocchi try all'interno. In C++ l'ambiente di esecuzione run time assicura anche la presenza di un blocco esterno try “globale”. Se l'eccezione, lanciata con throw();, non viene catturata da nessun catch “locale” (seguente il try), questa verrà rilanciata verso il blocco try esterno (globale), causando la chiusura del programma senza deallocazione della memoria. Si può comunque chiudere il main dentro un try-catch e al suo interno usare altri try-catch. Se dentro un catch “interno” uso throw;, senza parentesi, l'eccezione viene rilanciata ad un catch “esterno”.
Se non viene trovato nessun catch che gestisce l'eccezione il programma si chiuderà, distruggendo (a ritroso) tutti gli oggetti creati dal programma, tranne quelli allocati dinamicamente.
Quando una funzione contiene il “lanciatore” throw(); sarebbe bene scriverlo anche in fondo alla sua dichiarazione.
void funzione(tipovar) const throw(tipouno, tipodue); // dichiarazione di funzione costante
Dentro le parentesi di questo throw() va indicata la lista dei tipi di eccezioni che possono essere “lanciate” da questa funzione. Nel caso in cui il programmatore non rispetti questa dichiarazione il programma genererà un errore in run-time. Se tra parentesi non viene indicato nessun parametro, significa che non verrà lanciato nessun tipo di eccezione. Dentro le parentesi di ogni blocco catch() sarà indicato il tipo di eccezione che quel blocco sa “ricevere”.
Alla fine della lista dei gestori catch() può essere utile inserire un blocco catch() che raccolga tutto quello che non è stato ricevuto dai suoi predecessori. Tale gestore deve avere la seguente sintassi:
catch(...) { // contenuto }
Tuttavia questo sistema rischia di catturare anche eccezioni impreviste. La cosa migliore è far derivare tutte le eccezioni dalla classe base std::exception e usare questa forma
catch (std::exception& e) { //contenuto }
.
Questo catch generico è spesso controproducente perché catturano delle eccezioni che potrebbero essere gestite ad un livello più esterno. Esistono delle eccezioni che non sono di stretta competenza della funzione dove si è generata l'eccezione. Ad esempio, un costruttore fa new e viene generata un'eccezione std::bad_allocate, ma la gestione di questo tipo di eccezione è esterna perché è comune a tutte le funzioni.
Se throw; viene usato nel catch generico, allora quel catch generico potrebbe essere inutile. Scrivere un altro blocco catch() dopo il catch generico è inutile perché quest'ultimo rende invisibile il primo.
Che oggetto lanciare come eccezione? Si potrebbe lanciare anche un tipo primitivo (int) ma lanciare un oggetto permette di far passare un numero maggiore di informazioni sull'errore. Esistono degli appositi oggetti creati per questo scopo. In italiano si potrebbero chiamare come “eccezioni tipiche”. Sono oggetti appartenenti alla libreria standard (perciò la parola standard exception). Ogni classe di eccezioni descrive un certo tipo di errore. Per poterne usufruire si deve:
Poiché le eccezioni sono delle classi, tra loro esiste una gerarchia e si possono utilizzare tutti gli strumenti offerti dal polimorfismo: la classe base si chiama std::exception, e da essa derivano le seguenti classi:
header | classe | descrizione |
---|---|---|
<new> | std::bad_alloc | l'operatore new fallisce |
<exception> | std::bad_exception | il programmatore non ha rispettato la throw list |
<typeinfo> | std::bad_cast | errore nel dinamic cast |
??? | std::logic_error | classe base |
??? | std::runtime_error | classe base |
la classe std::logic_error è a sua volta una classe base da cui derivano le seguenti classi:
header | classe | descrizione |
---|---|---|
??? | std::domain_error | errore di operazione matematica |
??? | std::invalid_argument | …. |
??? | std::out_of_range | errore di posizionamento su stringa? |
??? | std::length_error | … |
la classe std::runtime_error è a sua volta una classe base da cui derivano le seguenti classi:
header | classe | descrizione |
---|---|---|
??? | std::range_error | … |
??? | std::overflow_error | errore di operazione matematica |
??? | std::underflow_error | errore di operazione matematica |