М. Бен-Ари - Языки программирования. Практический сравнительный анализ (2000) (1160781), страница 33

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

--Какое именно исключение произошло?

Язык Ada 95 позволяет обработчику исключительной ситуации иметь па­раметр:

exception

when Ex: others =>

Всякий раз при возбуждении исключения параметр Ех будет содержать информацию, идентифицирующую исключение, а предопределенные проце­дуры позволят программисту отыскать информацию относительно исклю­чения. Эта информация также может быть определена программистом (см. справочное руководство по языку, раздел 11.4.1).

Реализация

Реализуются обработчики исключений очень эффективно. Процедура, кото­рая содержит обработчики исключений, имеет дополнительное поле в записи активации с указателем на обработчики (см. рис. 11.1). Требуется только одна команда при вызове процедуры, чтобы установить это поле, вот и все издержки при отсутствии исключений.

Если исключение возбуждается, то, чтобы найти обработчик, может потребоваться большой объем вычислений для по­иска по динамической цепочке, но, поскольку исключения происходят редко, это не представляет проблемы. Вспомните наш совет не использовать обра­ботчик исключений как замену для гораздо более эффективного условного оператора.

11.4. Исключения в C++

Обработка исключений в C++ во многом сходна с той, которая применяется в языке Ada, а именно, исключение можно явно возбудить, обработать соот­ветствующим обработчиком (если он есть), после чего блок (подпрограмма) окажется завершенным. Отличия в следующем:

• Вместо приписывания обработчика исключения к подпрограмме ис­пользуется специальный синтаксис для указания группы операторов, к которым применяется обработчик.

• Исключения идентифицируются типом параметра, а не именем. Имеет­ся специальный эквивалент синтаксиса others для обработки исклю­чений, не упомянутых явно.

• Можно создавать семейства исключений, используя наследование (см. гл. 14).

• Если в языке Ada для исключения в программе не предусмотрен обра­ботчик, то вызывается системный обработчик. В C++ программист мо­жет определить функцию terminate(), которая вызывается, когда исклю­чение не обработано.

В следующем примере блок try идентифицирует область действия последова­тельности операторов, для которых обработчики исключений (обозначенные как catch-блоки) являются активными. Throw-оператор приводит к возбужде­нию исключений; в этом случае оно будет обработано вторым catch-блоком, так как строковый параметр throw-оператора соответствует параметру char* второго catch-блока:

void proc()

{

… // Исключения здесь не обрабатываются

try {

…

throw "Invalid data"; // Возбудить исключение

}

catch (int i) {

… // Обработчик исключения

}

catch (char *s) {

… // Обработчик исключения

}

catch (...) { // Прочие исключения

…. // Обработчик исключений

}

}

Как в Ada, так и в C++ допускается, чтобы обработчик вызывался для исклю­чения, которое он не может видеть, потому что оно объявлено в теле пакета (Ada), или тип объявлен как private в классе (C++). Если исключение не обра­ботано и в others (или ...), то оно будет неоднократно повторно возбуждаться до тех пор, пока, наконец, с ним не обойдутся как с необработанным исклю­чением. В C++ есть способ предотвратить такую неопределенность поведе­ния с помощью точного объявления в подпрограмме, какие исключительные ситуации она готова обрабатывать:

void proc() throw (t1 , t2, t3);

Такая спецификация исключений (exception specifications) означает, что отсутствующие в списке исключения, которые, возможно, будут возбуж­даться, но не будут обрабатываться в ргос (или любой подпрограмме, вызван­ной из ргос), немедленно вызывут глобально определенную функцию unex-pectedQ вместо того, чтобы продолжать поиск обработчика. В больших системах эта конструкция полезна для документирования полного интерфейса подпрограмм, включая исключения, которые будут распространяться.

11.5. Обработка ошибок в языке Eiffei

Утверждения

В языке Eiffei подход к обработке исключений основан на концепции, что, прежде всего, ошибок быть не должно. Конечно, все программисты борются за это, и особенность языка Eiffei состоит в том, что в него включена поддер­жка определения правильности программы. Она основана на понятии утвер­ждений (assertions), которые являются логическими формулами и обычно ис­пользуются для формализации программы, но не являются непосредственно частью ее (см. раздел 2.2). Каждая подпрограмма, называемая рутиной (rou­tine) в Eiffei, может иметь связанные с ней утверждения. Например, подпро­грамма для вычисления результата (result) и остатка (remainder) целочисленно­го деления делимого (dividend) на делитель (divisor) была бы написана следую­щим образом:

integer_division(dividend, divisor, result, remainder: INTEGER) is

require

divisor > 0

do

from

result = 0; remainder = dividend;

invariant

dividend = result*divisor + remainder

variant

remainder

until

remainder < divisor

loop

remainder := remainder - divisor;

result := result + 1 ;

end

ensure

dividend = result*divisor + remainder;

remainder < divisor

end

Конструкция require (требуется) называется предусловием и специ­фицирует, какие выходные данные подпрограмма считает правильными. Конструкция do (выполнить) содержит выполняемые операторы, собственно и составляющие программу. Конструкция ensure (гарантируется) называется постусловием и содержит. условия, истинность которых подпрограмма обещает обеспечить, если будет выполнена конструкция do над данными, удовлетворяющими предусловию. В данном случае справедливость постус­ловия является достаточно тривиальным следствием инварианта (см. 6.6) и условия until.

На большем масштабе вы можете присоединить инвариант к классу (см. раздел 15.4). Например, класс, реализующий стек с помощью массива, вклю­чал бы инвариант такого вида:

invariant

top >= 0;

top < max;

Все подпрограммы класса должны гарантировать, что инвариант истинен, когда объект класса создан, и что каждая подпрограмма сохраняет истиность инварианта. Например, подпрограмма pop имела бы предусловие top> 0, в противном случае выполнение оператора:

top := top - 1

могло бы нарушить инвариант.

Типы перечисления

Инварианты применяются также, чтобы гарантировать безопасность типа, которая достигается в других языках использованием типов перечисления. Следующие объявления в языке Ada:

type Heat is (Off, Low, Medium, High);

Dial: Heat;

были бы записаны на языке Eiffel как обычные целые переменные с имено­ванными константами:

Dial: Integer;

Off: Integer is 0;

Low: Integer is 1;

Medium: Integer is 2;

High: Integer is 3;

Инвариант гарантирует, что бессмысленные присваивания не выполнятся:

invariant

Off <= Dial <= High

Последняя версия языка Eiffel включает уникальные константы (unigue con­stants), похожие на имена перечисления в том отношении, что их фактические значения присваиваются компилятором. Однако они по-прежнему остаются целыми числами, поэтому безопасность типа должна по-прежнему обеспе­чиваться с помощью утверждений: постусловие должно присоединяться к лю­бой подпрограмме, которая изменяет переменные, чьи значения должны быть ограничены этими константами.

Проектирование по контракту

Утверждения — базовая компонента того, что язык Eiffel называет проекти­рованием по контракту, в том смысле, что проектировщик подпрограммы заключает неявный контракт с пользователем подпрограммы: если вы обес­печите состояние, которое удовлетворяет предусловию, то я обещаю преоб­разовать состояние так, чтобы оно удовлетворяло постусловию. Точно так же класс поддерживает истинность своих инвариантов. Если контракты ис­пользуются в системе повсеместно, то ничто никогда не может идти непра­вильно.

На практике, конечно, разработчик может потерпеть неудачу, пытаясь со­здать соответствующую контракту подпрограмму (либо потому, что операто­ры не удовлетворяют утверждениям, либо потому, что были выбраны непра­вильные утверждения). Для отладки и тестирования в реализации языка Eiffel для пользователя предусмотрена возможность запросить проверку утвержде­ний при входе в подпрограмму и выходе из нее так, чтобы можно было оста­новить выполнение, если утверждение неверно.

Исключения

Подпрограммы Eiffel могут содержать обработчики исключений:

proc is

do

… -- Может возбуждаться исключение

rescue

… -- Обработчик исключения

end;

Когда возбуждается исключение, считается, что подпрограмма потерпела не­удачу, и выполняются операторы после rescue. В отличие от языка Ada, после завершения обработчика исключение порождается снова в вызывающей про­грамме. Это эквивалентно завершению в Ada обработчика исключения raise-оператором, который повторно порождает в вызывающей подпрограмме то же самое исключение, которое заставило вызвать обработчик.

Мотивировка такого решения в предположении, что постусловие подпрограммы (и/или инвариант класса) удовлетворяются.

Если это не так, то вам, возможно, захочется получить уведомление, но уж наверняка вы не можете удовлетворить постусловие, т. е. потерпели неудачу при выполнении работы, которую заказала вам вызывающая под­программа. Другими словами, если.вам известно, как справиться с проблемой и удовлетворить постусловие, то предусмотрите это в подпро­грамме. Это аналогично нашему совету не пользоваться исключениями вместо операторов if.

Обработчик исключения для помощи в решении возникших проблем может вносить некоторые изменения и запрашивать повторное выполнение подпрограммы с самого начала, если в него включено ключевое слово retry в качестве последнего оператора. Новая попытка может привести или не привести к успеху. Принципиально здесь то, что успешное выполнение — это нормальное завершение подпрограммы с выполненным постусловием. В про­тивном случае ее выполнение терпит неудачу.

Обработчик исключений в языке Ada можно смоделировать в Eiffel следу­ющим образом, хотя это идет вразрез с философией языка:

proc is

local

tried: Boolean; -- Инициализировано как false;

do

if not tried then

-- Обычная обработка

-- Порождает исключения

else

-- «Обработчик исключения»

end

rescue

if not tried then

tried := true; -- Чтобы не было двойного повтора

retry

end

end;

11.6. Упражнения

1. Пакет языка Ada. Исключения в Ada 95 определяют типы и подпрограм­мы для сопоставления информации с исключениями. Сравните эти кон­струкции с конструкциями throw и catch в C++.

2. Покажите, что исключение в языке Ada может быть порождено вне об­ласти действия исключения. (Подсказка: см. гл. 13.) Как можно обработать исключение, объявление которого не находится в области дей­ствия?

3. Покажите, как описание исключений на языке C++: void proc() throw(t1, t2, t3); может быть смоделировано с помощью многократных catch-блоков.

4. Изучите класс EXCEPTION в языке Eiffel и сравните его с обработчиком исключения в языке Ada.

Глава 12

Параллелизм

12.1. Что такое параллелизм?

Компьютеры с несколькими центральными процессорами (ЦП) могут вы­полнять несколько программ или компонентов одной программы параллель­но. Вычисление, таким образом, может завершиться за меньшее время счета (количество часов), чем на компьютере с одним ЦП, с учетом затрат допол­нительного времени ЦП на синхронизацию и связь. Несколько программ могут также совместно использовать компьютер с одним ЦП, так быстро пе­реключая ЦП с одной программы на другую, что возникает впечатление, буд­то они выполняются одновременно. Несмотря на то, что переключение ЦП не реализует настоящую параллельность, удобно разрабатывать программное обеспечение для этих систем так, как если бы выполнение программ дейст­вительно происходило параллельно. Параллелизм — это термин, используе­мый для обозначения одновременного выполнения нескольких программ без уточнения, является вычисление параллельным на самом деле или только та­ким кажется.

Характеристики

Список файлов книги