Ausnahmebehandlung I

Transkript

1 Input/Output

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3 Ausnahmebehandlung I Ausnahme abnormale Zustände während der Ausführung eines Programm Ursache der Unterbrechung der normaler Ablauf Beispiele? Wie kann man Ausnahmebehandlung in einer mehrschichtigen Anwendung machen?

4 Ausnahmebehandlung II Losung des Problems ohne Ausnahmen (z.b. in C) Error Flags (globale Variablen) Return Codes (Fehlercodes) Probleme mit diesen Methoden: Standardmäßig wird der Fehler ignoriert (falls den Code/Flag nicht verifiziert ist) Unklar welcher Aufruf fehlgeschlagen ist Schwierig zu verketten wenn eine Funktion (in der Aufrufkette) ignoriert der Fehler wird nicht mehr propagiert (es ist verloren) Code ist schwer zu lesen und zu schreiben

5 Ausnahmebehandlung III Ausnahmebehandlung eine organisierte Art der Behandlung einer außergewöhnlichen Situation während der Ausführung eines Programms Elemente: try catch throw

6 Ausnahmebehandlung IV

7 Ausnahmebehandlung V Reihenfolge der catch-blöcke ist relevant für die Suche nach dem passendem Handler Ausnahmenbehandlung wendet statische Typbindung an und unterstützt keine implizite Typumwandlung Mit catch (...) werden beliebige Ausnahmen gefangen (danach folgende catch-blöcke werden nie aufgerufen) throw in einem catch-block reicht die Ausnahme zum umschließenden try-catch-block weiter

8 Flow I

9 Flow II

10 Flow III

11 Flow IV

12 Flow V

13 Ausnahmenspezifikation I noexcept gibt an, ob eine Funktion Ausnahmen ausgelöst wird nur zu informieren Wenn eine mit noexcept markierte Funktion Ausnahmen auslöst, wird std :: terminate aufgerufen (eine abnormale Programmbeendigung)

14 Ausnahmen in Konstruktoren I Ein Objekt Vector soll beim Anlegen überprüfen, ob eine maximale Größe (z.b Elemente) nicht überschritten wird. Wie können Fehlermeldungen an den Aufrufer zurückgeliefert werden? Objekt mit ungültigem Zustand zurückliefern -> Anwender muss Zustand selbst überprüfen Globale Variable setzen (ähnlich zu errno) Keine Initialisierung im Konstruktor durchführen -> Anwender muss Initialisierungsroutine explizit aufrufen

15 Ausnahmen in Konstruktoren II

16 iosteam I Die Iostream-Bibliothek ist eine objektorientierte Bibliothek, die bereitstellt: Eingabe- und Ausgabe-Funktionalität mit der Verwendung von Streams. Standard Elemente der Iostream-Bibliothek: Grundlegende Template-Klassen: Die Basis der Iostream-Bibliothek ist eine Hierarchie der Template-Klassen Die Funktionalität der Bibliothek steht durch diese Klassen zur Verfügung

17 iosteam II Template-Klassen Instanziierungen: Es gibt zwei Standards Sets von Instanziierungen der Template-Klassen: eine manipuliert Elemente vom Typ char. z.b. Klassen wie ios, istream, ofstream (narrow) die andere manipuliert Elemente des Typs wchar_t. z.b. Klassen wie wios, wistream, wofstream (wide)

18 iosteam III Standardobjekte: bestimmte Objekte, die für die Eingabe und Ausgabe Operationen auf der Standardeingabe und -ausgabe verwendet werden Zwei Arten von Objekten: narrow: cin, cout, cerr, clog wide: wcin, wcout, wcerr, wclog

19 iosteam IV Typen: Die Iostream-Klassen verwenden speziell definierte Typen: streampos, streamoff, streamsize - um Positionen, Offsets und Größen zu definieren Manipulators: Globale Funktionen, die Eigenschaften und Formatierungseinstellungen der Ströme (Streams) ändern sind so Entworfen, dass sie mit der Einführung (<<) und Extraktion (>>) Operatoren verwendet werden können z.b.: endl, hex, scientific

20 Streams I Ein Stream ist eine Abstraktion zum Empfangen / Senden von Daten in einer Ein- und Ausgabe-Situation. Konkrete Implementierungen erhalten Daten von einer bestimmten Quelle (Tastatur, Speichern, Datei) und senden Sie es an eine bestimmten Senke (Bildschirm, Speichern, Datei). Streams sind im Allgemeinen einer physischen Quelle oder Senke zugeordnet: eine Datei, die Tastatur, oder die Konsole

21 Streams II File Streams werden verwendet, um die Interaktion mit Dateien zu Verwalten Sobald ein File Steam zum Öffnen eine Datei verwendet wird, wird jede ausgeführte Eingabe- oder Ausgabe-Operation physisch in der Datei reflektiert. Streams sind seriell: Daten müssen in einer serielle Weise an einen Stream gesendet werden Direktzugriff (zufälliges Lesen/Schreiben) ist nicht möglich es ist trotzdem möglich, eine Position in einem Stream zu suchen und eine Operation an diesem Punkt zu führen.

22 Buffers I Ein Puffer (Buffer) ist ein Speicherblock, der als Vermittler zwischen den physischen Quelle/Senke und dem Stream fungiert Jedes Iostream-Objekt enthält einen Zeiger auf ein stream-buf Wenn die Funktion put aufgerufen wird, um ein einzelnes Zeichen zu schreiben, wird das Zeichen nicht direkt in die physische Senke geschrieben (z. B. Datei). Stattdessen das Zeichen wird in den Zwischenpuffer dieses Streams eingefügt

23 Buffers II Wenn der Puffer geleert wird, werden alle darin enthaltenen Daten auf das physische Medium geschrieben Dieser Prozess wird als Synchronisation genannt und es findet unter folgenden Situationen statt: Wenn die Datei geschlossen wird Wenn der Puffer voll ist. Buffers haben eine bestimmte Größe. Explizit mit Manipulators (flush und endl) oder mit der sync() Methode des Streams

24 IO Hierarchie I

25 IO Hierarchie II ios: Basisklasse für alle Stream-Klassen Definiert die Komponenten von Streams, die nicht abhängig vom Typ des Streams (Input/Output) sind istream: verwendet für Eingabe Operationen - liest und interpretiert Eingaben von Zeichenfolgen das Standardobjekt cin ist ein Objekt dieses Typs es repräsentiert den Standard Input-Stream

26 IO Hierarchie III ostream: Wird für Ausgabe Operationen verwendet schreibt Folgen von Zeichen Die Standardobjekte cout, cerr, clog sind Objekte dieses Typs: cout - standard output cerr - standard error (buffered) clog - standard log (buffered) iostream: Diese Klasse erbt von ihren istream und ostream kann durchführen Input/Output Operationen.

27 IO Hierarchie IV ifstream/ofstream: Klassen für Input/Output mit Dateien istringstream/ostringstream: Klassen für Input/Output mit Strings Objekte dieser Klassen verwenden einen String Buffer, der eine Zeichenfolge enthält Diese Zeichenfolge kann direkt mit der Methode str() als ein String Objekt verwendet werden

28 IO Stream

29 Output I Write Operationen in einem Stream werden durch den << Operator (insertion operator) ausgeführt der Operand der linken Seite des Operators << muss ein Objekt der Klasse ostream (oder einer abgeleiteten Klasse) sein der Operand der rechten Seite kann ein Expression sein

30 Output II der << Operator ist für Standardtypen überladen für abstrakten Typen muss man es überladen weil der Operator << eine Referenz auf das aktuelle Objekt zurückgibt, kann es von links nach rechts verkettet werden Deklaration

31 Input I Read Operationen in einem Stream werden durch den >> Operator (insertion operator) ausgeführt der Operand der linken Seite des Operators >> muss ein Objekt der Klasse istream (oder einer abgeleiteten Klasse) sein der Operand der rechten Seite kann ein Expression sein

32 Input II der >> Operator ist für Standardtypen überladen für abstrakten Typen muss man es überladen weil der Operator >> eine Referenz auf das aktuelle Objekt zurückgibt, kann es von links nach rechts verkettet werden Deklaration

33 Überladung des << und >> vergleichbar mit Überladung allen Operatoren << und >> sind binäre Operatoren Auf der linken Seite muss ein Stream Objekt (wie cin oder cout) sein. Auf der rechten Seite das benutzerdefinierte Objekt Diese Operatoren werden normalerweise als Freunde der Klasse deklariert, um auf privaten Daten zugreifen zu können

34 Manipulators I werden verwendet zusammen mit den Insertion und Extraction Operatoren Funktionen, die einen Referenz auf einen Stream als Parameter bekommen werden verwendet, um Formatierung Eigenschaften der Streams zu ändern sind im iomanip definiert man kann benutzerdefinierte Stream-Manipulatoren erstellen

35 Manipulators II setw, setfill, setprecision dec, hex, oct endl flush

36 State Flags

37 Dateien I Dateien sind Datenstrukturen, die auf einer Festplatte gespeichert sind Um mit Dateien arbeiten zu können, muss man einen Stream mit der Datei verbinden Jede ausgeführte Input/Output Operation wird auf die zugehörige physische Datei gespiegelt werden. fstream (class) bietet eine Schnittstelle zum Lesen und Schreiben von Daten aus Dateien als Input/Output Streams Header <fstream> ifstream (abgeleitet von istream) - input ofstream (abgeleitet von ostream) - output

38 Dateien II die Datei, die dem Stream zugeordnet werden soll, kann als Parameter im Konstruktor oder durch Aufruf von open() angegeben werden es kann geschlossen werden durch den Aufruf von close() nach dem Schließen kann das gleiche Stream Objekt verwendet werden, um eine andere Datei zu öffnen die Methode is_open() kann verwendet werden, um zu bestimmen ob ein Stream Objekt einer Datei zugeordnet ist

39 Dateien III Öffnen einer Datei = Bindung eines Streams mit der Datei auf der Festplatte Der Konstruktor der Klassen ifstream und ofstream wird die Datei öffnen

40 Dateien IV mode ist ein optionaler Parameter mit einer Kombination aus ios::in - für Input ios::out - für Output ios::binary - im binären Modus öffnen ios::ate - Festlegen der Anfangsposition am Ende der Datei. Wenn das Flag nicht gesetzt ist, wird die Anfangsposition am Anfang der Datei festgelegt ios::app - alle Operationen werden am Ende der Datei durchgeführt ios::trunc - wenn die Datei für Output geöffnet ist und es bereits existiert, wird der vorhandene Inhalt gelöscht

41 Dateien VI Diese Flags können mit dem bitweisen Operator OR ( ) kombiniert werden. Der Standardmodus zum Öffnen einer Datei mit dem ofstream-konstruktor ist: erstellen, falls es nicht existiert löschen alles wenn etwas darin existiert Der Standardmodus zum Öffnen einer Datei mit dem ifstream-konstruktor ist ios :: in Der Standardmodus zum Öffnen einer Datei mit dem fstream-konstruktor ist ios :: in ios :: out

42 Dateien V

43 Dateien VI Die close()methode des Streams löscht den Buffer und schließt die Datei Sobald eine Datei geschlossen ist, kann es von anderen Prozesse erneut geöffnet werden close() wird automatisch aufgerufen, wenn der Stream Objekt zerstört wird