Страница 344 из 371
В языках программирования для обработки исключительных ситуаций предлагались самые разные подходы.
Обработка исключений в языках C/C++
Для стиля программирования на языке С характерно описание методов класса как булевых функций, возвращающих true в случае нормального завершения метода и false — при возникновении исключительной ситуации. Вызов метода встраивался в If-оператор, обрабатывающий ошибку в случае неуспеха завершения метода:
bool MyMethod(…){…}
if!MyMethod(){// обработка ошибки}
{//нормальное выполнение}
Недостатки этой схемы понятны. Во-первых, мало информации о причине возникновения ошибки, поэтому либо через поля класса, либо через аргументы метода нужно передавать дополнительную информацию. Во-вторых, блок обработки встраивается в каждый вызов, что приводит к раздуванию кода.
Поэтому в C/C++ применяется схема try/catch блоков, суть которой в следующем. Участок программы, в котором может возникнуть исключительная ситуация, оформляется в виде охраняемого try-блока. Если при его выполнении возникает исключительная ситуация, то происходит прерывание выполнения try-блока с классификацией исключения. Это исключение начинает обрабатывать один из catch-блоков, соответствующий типу исключения. В C/C++ применяются две такие схемы. Одна из них — схема с возобновлением — соответствует так называемым структурным, или С-исключениям. Вторая схема — без возобновления — соответствует C++ исключениям. В первой схеме обработчик исключения — catch-блок — возвращает управление в некоторую точку try-блока. Во второй схеме управление не возвращается в try-блок.
С некоторыми синтаксическими отличиями схема с возобновлением применяется в языках VB/VBA.
Многообразие подходов к обработке исключений говорит о том, что не найден единый, удовлетворяющий всех подход. Чуть позже я расскажу о наиболее разумной, с моей точки зрения, схеме. К сожалению, в C# применяется не она.
Схема обработки исключений в C#
Язык C# наследовал схему исключений языка C++, внеся в нее свои коррективы. Рассмотрим схему подробнее и начнем с синтаксиса конструкции try-catch-finally:
try {…}
catch (т1 e1) {…}
...
catch(Tk ek) {…}
finally {…}
Всюду в тексте модуля, где синтаксически допускается использование блока, этот блок можно сделать охраняемым, добавив ключевое слово try. Вслед за try-блоком могут следовать catch-блоки, называемые блоками-обработчиками исключительных ситуаций, их может быть несколько, они могут и отсутствовать. Завершает эту последовательность finally-блок — блок финализации, который также может отсутствовать. Вся эта конструкция может быть вложенной — в состав try-блока может входить конструкция try-catch-finally.
Выбрасывание исключений. Создание объектов Exception
В теле try-блока может возникнуть исключительная ситуация, приводящая к выбрасыванию исключений. Формально выбрасывание исключения происходит при выполнении оператора throw. Этот оператор, чаще всего, выполняется в недрах операционной системы, когда система команд или функция API не может сделать свою работу. Но этот оператор может быть частью программного текста try-блока и выполняться, когда в результате проведенного анализа становится понятным, что дальнейшая нормальная работа невозможна.
Синтаксически оператор throw имеет вид:
throw[выражение]
Выражение throw задает объект класса, являющегося наследником класса Exception. Обычно это выражение new, создающее новый объект. Если оно отсутствует, то повторно выбрасывается текущее исключение. Если исключение выбрасывается операционной системой, то она сама классифицирует исключение, создает объект соответствующего класса и автоматически заполняет его поля.
В рассматриваемой нами модели исключения являются объектами, класс которых представляет собой наследника класса Exception. Этот класс и многочисленные его наследники является частью библиотеки FCL, хотя и разбросаны по разным пространствам имен. Каждый класс задает определенный тип исключения в соответствии с классификацией, принятой в Framework.Net. Вот лишь некоторые классы исключений ИЗ пространства имен System; Argument Exception, ArgumentOutOfRangeException, ArithmeticException, BadlmageFormatException, DivideByZeroException, OverflowException. В пространстве имен System.IO собраны классы исключений, связанных с проблемами ввода-вывода: DirectoryNotFoundException, FileNotFoundException и многие другие. Имена всех классов исключений заканчиваются словом Exception, разрешается создавать собственные классы исключений, наследуя их от класса Exception.
При выполнении оператора throw создается объект te, класс TE которого характеризует текущее исключение, а поля содержат информацию о возникшей исключительной ситуации. Выполнение оператора throw приводит к тому, что нормальный процесс вычислений на этом прекращается. Если это происходит в охраняемом try-блоке, то начинается этап "захвата" исключения одним из обработчиков исключений.
Захват исключения
Блок catch — обработчик исключения имеет следующий синтаксис:
catch (Т е) {…}
Класс T, указанный в заголовке catch-блока, должен принадлежать классам исключений. Блок catch с формальным аргументом E класса T потенциально способен захватить текущее исключение TE класса те, если и только если объект TE совместим по присваиванию с объектом E. Другими словами, потенциальная способность захвата означает допустимость присваивания E = TE, что возможно, когда класс те является потомком класса T. Обработчик, класс T которого является классом Exception, является универсальным обработчиком, потенциально он способен захватить любое исключение, поскольку все они являются его потомками.
Потенциальных захватчиков может быть много, исключение захватывает лишь один — тот из них, кто стоит первым в списке проверки. Каков порядок проверки? Он довольно естественный. Вначале проверяются обработчики в порядке следования их за try-блоком, и первый потенциальный захватчик становится активным, захватывая исключение и выполняя его обработку. Отсюда становится ясно, что порядок следования в списке catch-блоков крайне важен. Первыми идут наиболее специализированные обработчики, далее по мере возрастания универсальности. Так, вначале должен идти обработчик исключения DivideByZeroException, а уже за ним — ArithmeticException. Универсальный обработчик, если он есть, должен стоять последним. За этим наблюдает статический контроль типов. Если потенциальных захватчиков в списке catch-блоков нет (сам список может отсутствовать), то происходит переход к списку обработчиков охватывающего блока. Напомню, что try-блок может быть вложен в другой try-блок. Когда же будет исчерпаны списки вложенных блоков, а потенциальный захватчик не будет найден, то произойдет подъем по стеку вызовов. На рис. 23.5 показана цепочка вызовов, начинающаяся с точки "большого взрыва" — процедуры Main.
Рис. 23.5. Цепочка вызовов, хранящаяся в стеке вызовов
О точке большого взрыва и цепочке вызовов мы говорили еще в лекции 2.
Исключение возникло в последнем вызванном методе цепочки — на рисунке метод r5. Если у этого метода не нашлось обработчиков события, способных обработать исключение, то это пытается сделать метод r4, вызвавший r5. Если вызов r5 находится в охраняемом блоке метода r4, то начнет проверяться список обработчиков в охраняемом блоке метода r4. Этот процесс подъема по списку вызовов будет продолжаться, пока не будет найден обработчик, способный захватить исключение, или не будет достигнута начальная точка — процедура Main. Если и в ней нет потенциального захватчика исключения, то сработает стандартный обработчик, прерывающий выполнение программы с выдачей соответствующего сообщения.