Softwarewiederverwendung und Patterns

Transkript

1 Problembeschreibung und Beispiele Mechanismen der Ausnahmebehandlung C++-Ausnahmebehandlung entsprechend dem Sprachstandard strukturierte Ausnahmebehandlung (Structured Exception Handling, SEH) z.b. für Windows XP Mechanismen der Ausnahmebehandlung in Klassenbibliotheken zwei Arten von Ausnahmen Ausnahmen, die durch Erzeugung von Instanzen von Ausnahmeklassen einer problembezogenen Klassenhierarchie beschrieben werden Ausnahmen, die sich auf das Laufzeitsystem oder die Hardware beziehen (basismaschinenorientiert) 117

2 Designentscheidungen Ziele des Exception Handling sind die Erhöhung der Robustheit von Anwendungen, die konsistente Behandlung von Exceptions sowie die Schaffung der Möglichkeit, beim Auftreten von Exceptions eine Applikation ohne Datenverlust zu beenden. 118

3 Designentscheidungen Design der Ausnahmebehandlung Ausnahmezustände(-objekte) werden primär zur Ausnahmebehandlung erzeugt. Ausnahmebehandlungsroutinen sind gegenüber normalen Funktionen stark in der Minderzahl. Ausnahmezustände treten im normalen Programmablauf ausgesprochen selten auf. Ausnahmezustände sind ein Konzept der Sprache im Gegensatz zu einem Detail der Implementierung, z.b. bei der Fehlerbehandlung. 119

4 Designentscheidungen Die Ausnahmebehandlung ist nicht dafür gedacht, eine Alternative zur normalen Beendigung eines Programmablaufs zu bieten. jede beliebige Funktion eines Programms in ein fehlertolerantes Konstrukt zu verwandeln, sondern als Mechanismus, ein Subsystem auch dann wesentlich toleranter gegenüber außergewöhnlichen Zuständen zu machen, wenn die einzelnen Routinen dieses Subsystems auf eine globale Strategie bei der Behandlung von Fehlern verzichten. Programmierer in das Korsett einer einzigen Wahrheit bei der Behandlung von Ausnahmen zu zwingen, sondern die Ausdrucksmöglichkeiten der Sprache zu bereichern. 120

5 Architekturlösungen Schlüsselworte: try - Deklaration eines Blocks zur Ausnahmebehandlung. Nach try beginnt der überwachte Codeabschnitt throw catch - Auswerfen einer Ausnahme. Durch throw wird zur Laufzeit ein Exceptionobjekt erzeugt - Klausel zur Ausnahmebehandlung. Zu jedem try-block können mehrere catch()- Behandlungsroutinen existieren. Der Parameter von catch() bezeichnet den Typ des Exceptionobjekts. 121

6 Architekturlösungen Verarbeitungsmodell der Ausnahmebehandlung Auslösende und behandelnde Exceptionblöcke Compiler erzeugt 122

7 Programmtechnische Lösungen Fälle von catch( ) catch(ctest E) { // catches a copy catch(ctest1 &E1) { // catches a reference catch(ctest) { // an exception object is not available 123

8 Programmtechnische Lösungen throw-ausdruck try { throw CSomeOtherException(); catch() { // for all exception necessary to do throw; // throw exception once more Ein throw-ausdruck ohne Exceptionobjekt löst erneut eine Ausnahme vom Typ der gerade behandelten Ausnahme aus. 124

9 Programmtechnische Lösungen Exceptionobjekt Es können problembezogene (entworfen mit der Applikation) und umgebungsbezogene (z.b. des Laufzeitsystems) Exceptionklassen existieren. Das Exeptionobjekt wird immer durch den Kopierkonstruktor der jeweiligen Exeptionklasse erstellt. Behandeln einer Ausnahme Nichtbehandeln einer Ausnahme Falls für die aktuelle Ausnahme keine passende catch()- Behandlungsroutine gefunden wurde, wird die vordefinierte Laufzeitfunktion terminate() aufgerufen. set_terminate() gestattet das nutzerdefinierte Setzen von terminate(). 125

10 Programmtechnische Lösungen Beispiel: Definition von terminate() #include <process.h> void term_func() { cout << "call term_func." << endl; exit(-1); int main() { try { set_terminate(term_func); throw "not enough memory"; catch(int) { cout << "Integer Exception" << endl; return 0; 126

11 Programmtechnische Lösungen Beispiel: Ausnahmebehandlung bei polymorphen Objekten #include <typeinfo.h> CPerson* ex; CPerson pers("firstname1", "Name1", "Address1", dat1, m); CCustomer cust("firstname2", "Name2", "Address2", dat2, f, "0002", "Note2", dat3); ex = cust.generate(); // ex references a customer try { *ex = pers; // assigns a person to a customer // dynamic_cast in assignment operator catch(bad_cast) { cout << "Person has no customer attributes" << endl; 127

12 Programmtechnische Lösungen Gruppierung von Ausnahmen Beispiel: class Matherr {; class Overflow : public Matherr {; class Underflow : public Matherr {; class Zerodivide : public Matherr {; 128

13 Programmtechnische Lösungen Gruppierung von Ausnahmen Damit lassen sich sowohl allgemeine, als auch spezielle Fehler behandeln. void f() { try { // throw an exception catch(overflow) { // handle Overflow exceptions catch(matherr&) { // polymorhic case // handle all other Matherr exceptions 129

14 Bemerkungen Kosten der Ausnahmebehandlung Zum einem muss das Programm Informationen über anzulegende Exceptionobjekte (Prototypen) sammeln und zum anderen müssen diese Informationen ständig aktualisiert werden. Dieses passiert auch, wenn man Exceptions nicht behandelt. Des Weiteren entstehen Kosten bei der Benutzung von try-blöcken. Diese entstehen natürlich bei jeder Benutzung. Deshalb sollte man try-blöcke nur an sinnvollen Stellen einfügen, z.b. für Exceptions, die man auch auffangen will. Durch die Anwendung von Werkzeugen können die Programmperformance untersucht und unnötige try-blöcke beseitigt werden. 130

15 Objektkonstruktion (Object Construction) Problembeschreibung und Beispiele Statische Objektkonstruktion { CPerson pers1; // construction of pers1 // destruction of pers1 131

16 Objektkonstruktion (Object Construction) Problembeschreibung und Beispiele Dynamische Objektkonstruktion Quellcodeerzeugung Durch die Quellcodeverarbeitung wird nur der Speicherplatz für eine Pointervariable bereitgestellt. Quellcodeverarbeitung Der Speicherplatz für die Instanz, ihre Initialisierung sowie die Bindung an einen Namen erfolgt durch Binärcodeverarbeitung. Binärcodeverarbeitung Am Ende des Gültigkeitsbereichs des Namens erfolgt automatisch nur die Freigabe des Speicherplatzes für die Pointervariable. Die Behandlung des Speicherplatzes für die erzeugte Instanz hängt vom jeweiligen Verarbeitungsmodell ab. 132

17 Objektkonstruktion (Object Construction) Designentscheidungen Ansätze Klonierung Nutzung von Object Factory Class Factory 133

18 Objektkonstruktion (Object Construction) Designentscheidungen Hierarchie der dynamischen Objektkonstruktion Class Factory Object Factory Nutzung von Quellcodeverarbeitung Repository Verwaltung von Klonierung 134

19 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Klonierung virtuellen Methode Generate() Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung public virtual Generate(out pers: CPerson), // clones an object 135

20 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Klonierung Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung CPerson pers persx +CPerson() Generate(persx) +CPerson( ) variables pers: CPerson, persx: CPerson; body pers.+cperson(); pers.generate(persx); bodyend 136

21 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Nutzung von Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung Jede Klasse besitzt eine private Klassenvariable (Prototyp), die vom Typ der jeweiligen Klasse ist. Die Referenz auf den Prototyp existiert für jede registrierte Klasse im Descriptionobjekt. Beispiel body Prototype.+CEmployee("Employee", "Prototype") bodyend public GetPrototype(in sname: String, in cname: String, out any: CAny); // returns the prototype of class cname from system sname // if possible, else an invalid instance of CAny 137

22 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Nutzung von Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung Employee Person CPerson Description CEmployee Prototype CDescription Prototype DescInstance 138

23 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Nutzung von Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung Employee Person CPerson Description CEmployee Prototype CDescription Prototype 1.1: RegistrateInstance( ) DescInstance 139

24 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Nutzung von Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung Employee Person CPerson Description CEmployee Prototype CDescription Prototype 1.1: RegistrateInstance( ) DescInstance 140

25 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Nutzung von Person CPerson Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung Employee CEmployee Prototype Description CDescription Prototype 1.1: RegistrateInstance( ) DescInstance Application variables Prototype: CAny; empl: CEmployee; body DescInstance.GetPrototype ("Employee", "CEmployee", Prototype); Prototype.Generate(empl); bodyend 141

26 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Object Factory Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung Eine Object Factory ist Instanz einer Klassen CObjectFactory. Vorteile der Objektkonstruktion mit einer Factory sind: einheitliche Erzeugungsoperationen, zentrale Erzeugung und Verwaltung von Instanzen, zentrale Ressourcenverwaltung, logische Trennung der Erzeugungsoperation von Zugriffsoperationen u.a. 142

27 Objektkonstruktion (Object Construction) Architekturlösungen Class Factory Class Factory Object Factory Nutzung von Verwaltung von Klonierung Repository Quellcodeverarbeitung Bei der Class Factory wird der Quellcode einer Klasse registriert. Zum einen kann dann für eine so registrierte Klasse nach den Prinzipien der Object Factory die Erzeugung und Verwaltung von Instanzen erfolgen. Zum anderen lassen sich zur Laufzeit neue Klassen und Beziehungen zwischen ihnen konstruieren. Die Instanzenzustände sind nur schwer rekonstruierbar. 143