15. Ausnahmebehandlung Programmieren / Algorithmen und Datenstrukturen 2

Transkript

1 15. Ausnahmebehandlung Programmieren / Algorithmen und Datenstrukturen 2 Prof. Dr. Bernhard Humm FB Informatik, Hochschule Darmstadt Wintersemester 2012 /

2 Agenda Motivation Fehlerbehandlung Übung Fehlerbehandlung Fehlererkennung Übung Fehlererkennung 2

3 Kein Computersystem ohne Fehler Fehler stellen unerwünschtes Verhalten während der Ausführung eines Computersystems dar 1. aufgrund von Programmierfehlern, z.b. Division durch Null 2. aufgrund von technischen Problemen, z.b. Netzwerkfehlern 3. aufgrund fehlerhafter Bedienung, z.b. Anwender gibt größeres von -Datum als bis -Datum ein 4. aufgrund von Ausnahmen im Geschäftsprozess, z.b. Überweisung nicht möglich aufgrund einer Kontensperre 3

4 Warum Fehler nicht vermeiden? Fehler kommen vor: 1. Programmierfehler können durch gutes Design und Tests reduziert werden, aber in komplexen Systemen nie komplett vermieden werden 2. Technische Probleme können reduziert werden, z.b. durch redundante Hardware, können aber auch nicht komplett vermieden werden 3. Fehlerhafte Bedienung kann durch eine ergonomische Benutzeroberfläche reduziert werden, aber nie komplett vermieden werden 4. Ausnahmen im Geschäftsprozess können immer vorkommen und sind unabhängig vom Computersystem 4

5 Fehler können nicht vermieden werden Daher müssen wir sie behandeln! Fehler erkennen (Ausnahme) Fehler behandeln (falls möglich) Fehlererkennung und Behandlung geschieht in ganz verschiedenen Klassen / Methoden, meist von unterschiedlichen Programmierern entwickelt 5

6 Agenda Motivation Fehlerbehandlung Übung Fehlerbehandlung Fehlererkennung Übung Fehlererkennung 6

7 Fehlerbehandlung in C++: try / catch Grundidee: Trennung zwischen normalem Ablauf (try-block) und Fehlerbehandlung (catch-block) Siehe #include <bitset> #include <stdexcept> using namespace std; Try-Block (geschützter Bereich) wird versuchsweise ausgeführt 7 try { bitset<5> bits("01234"); // string must contain 0 and 1 only! } catch (invalid_argument& ex) { // error handling code must go here } Catch-Block (Fehlerbehandlung) wird nur ausgeführt, falls Ausnahme in try-block aufgetreten ist. Programmausführung wird anschließend nach catch-block fortgesetzt.

8 Wie kann man Fehler behandeln? Ganz sicher nicht (!) durch cout << Ein Fehler ist aufgetreten Warum? Der bereits erkannte Fehler wird wieder vergessen, die Programmausführung wird anschließend fortgesetzt und das Verhalten ist nicht vorhersehbar (z.b. falsche Banküberweisungen)! Statt dessen: 1. Problem beheben, falls möglich (z.b. Anwender nach neuem Dateinamen fragen, falls Datei nicht vorhanden) 2. Falls Problem nicht behebbar (meist der Fall): Anwender informieren und Anwendung kontrolliert beenden (z.b. durch Weiterwerfen der exception) 8

9 Die C++ Standard Exception Hierarchie 9

10 10 Quelle:

11 Agenda Motivation Fehlerbehandlung Übung Fehlerbehandlung Fehlererkennung Übung Fehlererkennung 11

12 Testen von Exceptions mittels CppUnit #include <bitset> #include <stdexcept> using namespace std; try { bitset<5> bits("01234"); // string must contain 0 and 1 only! CPPUNIT_FAIL("constuctor should have failed"); } catch (invalid_argument& ex) { // expected behaviour } Alternativ: CPPUNIT_ASSERT_THROW(bitset<5> bits("01234"), invalid_argument); CPPUNIT_ASSERT_NO_THROW(bitset<5> bits("01011")); 12

13 Übung Fehlerbehandlung: Exceptions in der STL 1. Testen Sie den Konstruktor von bitset invalid_argument exception, falls inkorrekter Initialisierungsstring 2. Testen Sie vector::at out_of_range exception, falls Zugriff auf nicht existierendes Element 3. Testen Sie new bzw. vector::push_back bad_alloc exception, falls nicht ausreichender Speicherplatz 4. Testen Sie andere Exceptions, die von STL Funktionen geworfen werden 13

14 Agenda Motivation Fehlerbehandlung Übung Fehlerbehandlung Fehlererkennung Übung Fehlererkennung 14

15 Fehlererkennung in C++: throw #include <stdexcept> using namespace std; float divide(float x, float y){ if(y == 0){ throw invalid_argument("division by zero"); } }; return x / y; Wenn ein Fehler fachlich erkannt wurde (if Statement), dann kann dieser durch throw dem Aufrufer bekannt gemacht werden throw kann beliebige Objekte werfen, z.b. throw 42; // Fehlernummer throw "Division by zero"; throw DivisionByZeroException // eigene Klasse 15

16 Agenda Motivation Fehlerbehandlung Übung Fehlerbehandlung Fehlererkennung Übung Fehlererkennung 16

17 Übung Fehlererkennung: ArrayList Implementieren Sie die Klasse ArrayList bzw. verwenden Sie die Implementierung aus früheren Übungen Erkennen Sie das Überlaufen der Liste und werfen Sie eine entsprechende Exception Testen Sie Ihre Anwendung mit UnitTesting (sowohl den Normalfall als auch den Ausnahmefall) <<interface>> List +add(value: int): void +find(value: int): bool +remove(value: int): bool +size(): int ArrayList 17

18 Optional: Ausnahmebehandlung in allen Praktika und Übungen Erweitern Sie die folgenden Hörsaal-Übungsaufgaben und Praktika um sinnvolles Exception Handling: 1. Vorlesung 4 (Vererbung und Polymorphie): fachlich fehlerhafte Account Zugriffe, z.b. überzogener Kreditrahmen 2. Praktikum 3 (Listen): Kapazitätsüberschreitung ArrayList 3. Praktikum 4 (Graphen): Kapazitätsüberschreitung Graph 4. Praktikum 5 (Dateiverarbeitung) nicht vorhandene Dateien; Formatfehler Eingabedatei 18