Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

 int area(int length, int width) // Вычисляем площадь прямоугольника
 {
  return length*width;
 }

 int framed_area(int x, int y) // Вычисляем площадь,
  // ограниченную рамкой
 {
  return area(x–2,y–2);
 }

 int main
 {
  int x = –1;
  int y = 2;
  int z = 4;
  // ...
  int area1 = area(x,y);
  int area2 = framed_area(1,z);
  int area3 = framed_area(y,z);
double ratio = double(area1)/area3; // Преобразуем к типу double,
  // чтобы выполнить деление

// с плавающей точкой

 }

Для того чтобы сделать проблемы менее очевидными и усложнить задачу компилятора, в качестве аргументов мы решили использовать переменные x, y и z, а не непосредственные числа. Однако эти вызовы функций возвращают отрицательные числа, присвоенные переменным area1 и area2. Можно ли принять эти ошибочные результаты, противоречащие законам математики и физики? Если нет, то где следует искать ошибку: в модуле, вызвавшем функцию area, или в самой функции? И какое сообщение об ошибке следует выдать?

Прежде чем пытаться ответить на эти вопросы, проанализируем вычисление переменной ratio в приведенном выше коде. Оно выглядит довольно невинно. Вы заметили, что с этим кодом что-то не так? Если нет, посмотрите снова: переменная area3 будет равна 0, поэтому в выражении double(area1)/area3 возникает деление на нуль. Это приводит к ошибке, обнаруживаемой аппаратным обеспечением, которое прекращает выполнение программы, выдав на экран довольно непонятное сообщение. Вы и ваши пользователи будете сталкиваться с такими проблемами постоянно, если не научитесь выявлять и исправлять ошибки, возникающие на этапе выполнения программы. Большинство людей нервно реагируют на такие сообщения аппаратного обеспечения, так как им сложно понять, что происходит, когда на экране появляется сообщение вроде “Что-то пошло не так!” Этого недостаточно для того, чтобы предпринять какие-то конструктивные действия, поэтому пользователи злятся и проклинают программиста, написавшего такую программу.

Итак, попробуем разобраться с ошибкой, связанной с вызовом функции area. Существуют две очевидные альтернативы.

1. Следует исправить ошибку в модуле, вызывающем функцию area.

2. Позволить функции area (вызываемой функции) выполнять вычисления с неправильными аргументами.

5.5.1. Обработка ошибок в вызывающем модуле

Сначала рассмотрим первую альтернативу (“Берегись, пользователь!”). Именно ее нам следовало бы принять, например, если бы функция area была библиотечной функцией, которую невозможно модифицировать. Как бы то ни было, эта ситуация является самой распространенной.

Предотвратить ошибку при вызове функции area(x,y) в модуле main относительно просто:

 if (x<=0) error("неположительное x");
 if (y<=0) error("неположительное y");
 int area1 = area(x,y);

Действительно, остается только решить, что делать, обнаружив ошибку. Здесь мы решили вызвать функцию error, которая должна сделать что-то полезное. В заголовочном файле std_lib_facilities.h действительно описана функция error, которая по умолчанию останавливает выполнение программы, сопровождая это сообщением системы и строкой, которая передается как аргумент функции error. Если вы предпочитаете писать свои собственные сообщения об ошибках или предпринимать другие действия, то можете перехватывать исключение runtime_error (разделы 5.6.2, 7.3, 7.8, Б.2.1). Этого достаточно для большинства несложных программ.

Если не хотите получать сообщения об ошибках в каждом из аргументов, то код можно упростить.

 if (x<=0 || y<=0) error("неположительный аргумент функции area");
 // || значит ИЛИ
 int area1 = area(x,y);

Для того чтобы полностью защитить функцию area от неправильных аргументов, необходимо исправить вызовы функции framed_area. Этот фрагмент кода можно переписать следующим образом:

 if (z<=2)
  error("неположительный второй аргумент функции area \\
  при вызове из функции framed_area");
 int area2 = framed_area(1,z);
 if (y<=2 || z<=2)
  error("неположительный аргумент функции area\\
  при вызове из функции framed_area");
 int area3 = framed_area(y,z);

Это не только запутанно, но и неверно в принципе. Такой код можно написать, лишь точно зная, как функция framed_area использует функцию area.

Мы должны знать, что функция framed_area вычитает 2 из каждого аргумента. Но мы не должны знать такие детали! А что, если кто-нибудь изменит функцию framed_area и вместо 2 станет вычитать 1?

В этом случае нам пришлось бы проверить каждый вызов функции framed_area и соответствующим образом изменить фрагменты кода, обрабатывающего ошибки. Такой код называется “хрупким”, потому что легко выходит из строя. Он также иллюстрирует вред от “магических констант” (см. раздел 4.3.1). Код можно сделать более надежным, дав величине, вычитаемой функцией framed_area, имя.

 const int frame_width = 2;
 int framed_area(int x, int y) // вычисляем площадь,
  // ограниченную рамкой
 {
  return area(x–frame_width,y–frame_width);
 }

Это имя можно использовать в коде, вызывающем функцию framed_area.

 if (1–frame_width<=0 || z–frame_width<=0)
  error("неположительный второй аргумент функции area \\
  при вызове из функции framed_area");
 int area2 = framed_area(1,z);
 if (y–frame_width<=0 || z–frame_width<=0)
  error("неположительный аргумент функции area \\
  при вызове из функции framed_area");
 int area3 = framed_area(y,z);

Взгляните на этот код! Вы уверены, что он правильный? Он вам нравится? Легко ли его читать? Действительно, он уродлив (а значит, подвержен ошибкам). В результате наших неуклюжих попыток размер кода увеличился втрое, а детали реализации framed_area всплыли наружу.

Существует более правильное решение!

Посмотрите на исходный код.

 int area2 = framed_area(1,z);
 int area3 = framed_area(y,z);

Он может быть неверным, но, по крайней мере, мы можем понять, что должно происходить. Мы можем сохранить эту ясность, поместив проверку ошибки в функцию framed_area.

5.5.2. Обработка ошибок в вызываемом модуле