Бьерн Страуструп (947334), страница 52
Текст из файла (страница 52)
или законченности объектов, и никогда не оставлять объект
в "наполовину построенном" состоянии. Этого можно добиться, если
применять при построении членов способ "запроса ресурсов путем
инициализации".
Рассмотрим класс X, конструктору которого требуется два ресурса:
файл x и замок y (т.е. монопольные права доступа к чему-либо).
Эти запросы могут быть отклонены и привести к запуску особой
ситуации. Чтобы не усложнять работу программиста, можно потребовать,
чтобы конструктор класса X никогда не завершался тем, что запрос на
файл удовлетворен, а на замок нет. Для представления двух видов
ресурсов мы будем использовать объекты двух классов FilePtr и
LockPtr (естественно, было бы достаточно одного класса, если x и y
ресурсы одного вида). Запрос ресурса выглядит как инициализация
представляющего ресурс объекта:
class X {
FilePtr aa;
LockPtr bb;
// ...
X(const char* x, const char* y)
: aa(x), // запрос `x'
bb(y) // запрос `y'
{ }
// ...
};
Теперь, как это было для случая локальных объектов, всю служебную
работу, связанную с ресурсами, можно возложить на реализацию.
Пользователь не обязан следить за ходом такой работой. Например,
если после построения aa и до построения bb возникнет особая
ситуация, то будет вызван только деструктор aa, но не bb.
Это означает, что если строго придерживаться этой простой
схемы запроса ресурсов, то все будет в порядке. Еще более важно
то, что создателю конструктора не нужно самому писать обработчики
особых ситуаций.
Для требований выделить блок в свободной памяти характерен самый
произвольный порядок запроса ресурсов. Примеры таких запросов уже
неоднократно встречались в этой книге:
class X {
int* p;
// ...
public:
X(int s) { p = new int[s]; init(); }
~X() { delete[] p; }
// ...
};
Это типичный пример использования свободной памяти, но в совокупности с
особыми ситуациями он может привести к ее исчерпанию памяти.
Действительно, если в init() запущена особая ситуация, то отведенная
память не будет освобождена. Деструктор не будет вызываться, поскольку
построение объекта не было завершено. Есть более надежный вариант
этого примера:
template<class T> class MemPtr {
public:
T* p;
MemPtr(size_t s) { p = new T[s]; }
~MemPtr() { delete[] p; }
operator T*() { return p; }
}
class X {
MemPtr<int> cp;
// ...
public:
X(int s):cp(s) { init(); }
// ...
};
Теперь уничтожение массива, на который указывает p, происходит неявно
в MemPtr. Если init() запустит особую ситуацию, отведенная память
будет освобождена при неявном вызове деструктора для полностью
построенного вложенного объекта cp.
Отметим также, что стандартная стратегия выделения памяти в С++
гарантирует, что если функции operator new() не удалось выделить память
для объекта, то конструктор для него никогда не будет вызываться. Это
означает, что пользователю не надо опасаться, что конструктор или
деструктор может быть вызван для несуществующего объекта.
Теоретически дополнительные расходы, требующиеся для обработки
особых ситуаций, когда на самом деле ни одна из них не возникла, могут
быть сведены к нулю. Однако, вряд ли это верно для ранних
реализациях языка. Поэтому будет разумно в критичных внутренних циклах
программы пока не использовать локальные переменные классов
с деструкторами.
9.4.2 Предостережения
Не все программы должны быть устойчивы ко всем видам ошибок. Не все
ресурсы являются настолько критичными, чтобы оправдать попытки
защитить их с помощью описанного способа "запроса ресурсов путем
инициализации". Есть множество программ, которые просто читают
входные данные и выполняются до конца. Для них самой подходящей
реакцией на динамическую ошибку будет просто прекращение счета
(после выдачи соответствующего сообщения). Освобождение всех
затребованных ресурсов возлагается на систему, а пользователь
должен произвести повторный запуск программы с более подходящими
входными данными. Наша схема предназначена для задач, в которых
такая примитивная реакция на динамическую ошибку неприемлема.
Например, разработчик библиотеки обычно не в праве делать допущения
о том, насколько устойчива к ошибкам, должна быть программа,
работающая с библиотекой. Поэтому он должен учитывать все динамические
ошибки и освобождать все ресурсы до возврата из библиотечной функции
в пользовательскую программу. Метод "запроса ресурсов путем
инициализации" в совокупности с особыми ситуациями, сигнализирующими
об ошибке, может пригодиться при создании многих библиотек.
9.4.3 Исчерпание ресурса
Есть одна из вечных проблем программирования: что делать, если не
удалось удовлетворить запрос на ресурс? Например, в предыдущем
примере мы спокойно открывали с помощью fopen() файлы и запрашивали с
помощью операции new блок свободной памяти, не задумываясь при этом,
что такого файла может не быть, а свободная память может исчерпаться.
Для решения такого рода проблем у программистов есть два способа:
Повторный запрос: пользователь должен изменить свой запрос и
повторить его.
Завершение: запросить дополнительные ресурсы от системы, если
их нет, запустить особую ситуацию.
Первый способ предполагает для задания приемлемого запроса
содействие пользователя, во втором пользователь должен быть готов
правильно отреагировать на отказ в выделении ресурсов. В большинстве
случаев последний способ намного проще и позволяет поддерживать в
системе разделение различных уровней абстракции.
В С++ первый способ поддержан механизмом вызова функций, а
второй - механизмом особых ситуаций. Оба способа можно
продемонстрировать на примере реализации и использования операции
new:
#include <stdlib.h>
extern void* _last_allocation;
extern void* operator new(size_t size)
{
void* p;
while ( (p=malloc(size))==0 ) {
if (_new_handler)
(*_new_handler)(); // обратимся за помощью
else
return 0;
}
return _last_allocation=p;
}
Если операция new() не может найти свободной памяти, она обращается
к управляющей функции _new_handler(). Если в _new_handler() можно
выделить достаточный объем памяти, все нормально. Если нет, из
управляющей функции нельзя возвратиться в операцию new, т.к.
возникнет бесконечный цикл. Поэтому управляющая функция может
запустить особую ситуацию и предоставить исправлять положение
программе, обратившейся к new:
void my_new_handler()
{
try_find_some_memory(); // попытаемся найти
// свободную память
if (found_some()) return; // если она найдена, все в порядке
throw Memory_exhausted(); // иначе запускаем особую
// ситуацию "Исчерпание_памяти"
}
Где-то в программе должен быть проверяемый блок с соответствующим
обработчиком:
try {
// ...
}
catch (Memory_exhausted) {
// ...
}
В функции operator new() использовался указатель на управляющую
функцию _new_handler, который настраивается стандартной функцией
set_new_handler(). Если нужно настроиться на собственную управляющую
функцию, надо обратиться так
set_new_handler(&my_new_handler);
Перехватить ситуацию Memory_exhausted можно следующим образом:
void (*oldnh)() = set_new_handler(&my_new_handler);
try {
// ...
}
catch (Memory_exhausted) {
// ...
}
catch (...) {
set_new_handler(oldnh); // восстановить указатель на
// управляющую функцию
throw(); // повторный запуск особой ситуации
}
set_new_handler(oldnh); // восстановить указатель на
// управляющую функцию
Можно поступить еще лучше, если к управляющей функции применить
описанный в $$9.4 метод "запроса ресурсов путем инициализации" и
убрать обработчик catch (...).
В решении, использующим my_new_handler(), от точки обнаружения
ошибки до функции, в которой она обрабатывается, не передается
никакой информации. Если нужно передать какие-то данные, то
пользователь может включить свою управляющую функцию в класс.
Тогда в функции, обнаружившей ошибку, нужные данные можно поместить в
объект этого класса. Подобный способ, использующий объекты-функции,
применялся в $$10.4.2 для реализации манипуляторов. Способ, в
котором используется указатель на функцию или объект-функция для
того, чтобы из управляющей функции, обслуживающей некоторый ресурс,
произвести "обратный вызов" функции запросившей этот ресурс,
обычно называется просто обратным вызовом (callback).
При этом нужно понимать, что чем больше информации передается
из обнаружившей ошибку функции в функцию, пытающуюся ее исправить,
тем больше зависимость между этими двумя функциями. В общем случае
лучше сводить к минимуму такие зависимости, поскольку всякое
изменение в одной из функций придется делать с учетом другой функцией,
а, возможно, ее тоже придется изменять. Вообще, лучше не смешивать
отдельные компоненты программы. Механизм особых ситуаций позволяет
сохранять раздельность компонентов лучше, чем обычный механизм вызова
управляющих функций, которые задает функция, затребовавшая ресурс.
В общем случае разумный подход состоит в том, чтобы выделение
ресурсов было многоуровневым (в соответствии с уровнями абстракции).
При этом нужно избегать того, чтобы функции одного уровня зависели
от управляющей функции, вызываемой на другом уровне. Опыт создания
больших программных систем показывает, что со временем удачные
системы развиваются именно в этом направлении.
9.4.4 Особые ситуации и конструкторы
Особые ситуации дают средство сигнализировать о происходящих в
конструкторе ошибках. Поскольку конструктор не возвращает такое
значение, которое могла бы проверить вызывающая функция, есть
следующие обычные (т.е. не использующие особые ситуации) способы
сигнализации:
[1] Возвратить объект в ненормальном состоянии в расчете,
что пользователь проверит его состояние.
[2] Установить значение нелокальной переменной, которое
сигнализирует, что создать объект не удалось.
Особые ситуации позволяют тот факт, что создать объект не удалось,
передать из конструктора вовне:
Vector::Vector(int size)
{
if (sz<0 || max<sz) throw Size();
// ...
}
В функции, создающей вектора, можно перехватить ошибки, вызванные
недопустимым размером (Size()) и попытаться на них отреагировать:
Vector* f(int i)
{
Vector* p;
try {
p = new Vector v(i);
}
catch (Vector::Size) {
// реакция на недопустимый размер вектора
}
// ...
return p;
}
Управляющая созданием вектора функция способна правильно
отреагировать на ошибку. В самом обработчике особой ситуации можно
применить какой-нибудь из стандартных способов диагностики и
восстановления после ошибки. При каждом перехвате особой ситуации
в управляющей функции может быть свой взгляд на причину ошибки. Если
с каждой особой ситуацией передаются описывающие ее данные, то объем
данных, которые нужно анализировать для каждой ошибки, растет. Основная
задача обработки ошибок в том, чтобы обеспечить надежный и удобный
способ передачи данных от исходной точки обнаружения ошибки до того
места, где после нее возможно осмысленное восстановление.
Способ "запроса ресурсов путем инициализации" - самый надежное
и красивое решение в том случае, когда имеются конструкторы, требующие
более одного ресурса. По сути он позволяет свести задачу выделения
нескольких ресурсов к повторно применяемому, более простому, способу,
рассчитанному на один ресурс.
9.5 Особые ситуации могут не быть ошибками
Если особая ситуация ожидалась, была перехвачена и не оказала
плохого воздействия на ход программы, то стоит ли ее называть
ошибкой? Так говорят только потому, что программист думает о ней
как об ошибке, а механизм особых ситуаций является средством
обработки ошибок. С другой стороны, особые ситуации можно
рассматривать просто как еще одну структуру управления. Подтвердим
это примером:
class message { /* ... */ }; // сообщение
class queue { // очередь
// ...
message* get(); // вернуть 0, если очередь пуста
// ...
};
void f1(queue& q)
{
message* m = q.get();
if (m == 0) { // очередь пуста
// ...
}
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
