14/11/2016 1 Alessandro Garcia LES / DI / PUC-Rio Novembro / 2016 Aula 17 Tratamento de Exceções e Assertivas Sumário • Definições básicas – Como se encerram as funções? – Problema: e quando funções não encerram corretamente? • Tratamento de exceções – Tipos de tratadores – Como tratar exceções • Em C • Em linguagens de programação contemporâneas 1
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Alessandro GarciaLES / DI / PUC-Rio
Novembro / 2016
Aula 17Tratamento de Exceções e
Assertivas
Sumário
• Definições básicas
– Como se encerram as funções?
– Problema: e quando funções não encerram corretamente?
• Tratamento de exceções
– Tipos de tratadores
– Como tratar exceções
• Em C
• Em linguagens de programação contemporâneas
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Referência
• Cap. 8 do livro Programação Modular
• Leituras complementares:
– Artigos
• “Discovering Faults in Idiom-Based Exception Handling”, Bruntink, M., van Deursen, A. and Tourwé, T. In Proceedings of 28th ICSE, 2006.
– Exceções – exs.: nome de arquivo não existe, índice/chave fora do limite, conexão com servidor/banco-dados não pode ser estabelecida, etc...
Tratador
E1
Tratador
E2Tratador
E3Função
Chamadas
Chamadas
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Tratamento de exceções - Terminologia
• Exceção: Uma exceção é um evento que ocorre durante a execução de um programa (ou módulo) e que impede a sua execução normal
– Uma exceção indica que o estado interno do sistema está inconsistente e, por isso, não é possível prosseguir com sua execução normal
– Para restaurar a consistência interna do sistema, é necessário tomar ações corretivas, ou remediadoras
• Tratador: Um tratador é um conjunto de ações que visam corrigir ou remediar a ocorrência de uma exceção
• Mecanismo de tratamento de exceções: Um mecanismo de tratamento de exceções é um modelo que permite a desenvolvedores:
– Representar os tipos de ocorrências de exceção
– Indicar a ocorrência de uma exceção na interface de funções/módulos
– Detectar a ocorrência de uma exceção na execução da função
– Estruturar ações de tratamento de exceções
– Desviar o fluxo normal do programa para o fluxo excepcional12
Tratamento de exceções
• Exemplos de ações em tratadores:
– Ignora a exceção: identifica a ocorrência de uma exceção e não toma nenhuma ação corretiva. Má prática e deve ser evitada.
– Re-sinaliza a exceção: identifica um tipo de exceção e reporta para a função chamadora outro tipo de exceção. Geralmente é usada para preservar abstração e encapsulamento.
– Delegação de controle: delega o controle da execução para outro módulo do sistema mais apto a lidar com a exceção.
– Notificação ao usuário: notifica o usuário a ocorrência da exceção, com possibilidade de pedir novo input, caso seja possível. Preferencialmente, somente em casos que usuário deve ser envolvido.
– Armazenamento de erro: cria um registro da exceção e de informações adicionais em arquivo especial (log).
– Nova tentativa: a mesma função é simplesmente invocada novamente. (ex. exceções intermitentes do ambiente – rede WiFi)
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Tratamento de exceções
• Exemplos de ações em tratadores:
– Liberação de recursos: assegura a liberação de recursos alocados, como memória alocada dinamicamente, arquivos e conexões abertos, etc.
– Preparação para desligar: prepara o sistema para terminar sem causar efeitos colaterais. Geralmente é usada em situações
extremas. É necessário liberar todos os recursos alocados e reverter o sistema para um estado em que os dados estão consistentes.
– Recuperação por retrocesso: desfaz modificações no estado do sistema a fim de restaurá-lo a um estado válido. Comumente usado em sistemas de bancos de dados.
– Recuperação por avanço:
• Uso de redundância de software: ativa uma função com o mesmo propósito.
• Uso de redundância de dados: uso de elementos adicionais da estrutura que permitam navegar de outras formas na estrutura.
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Como tratar exceções em módulos em C?
• A linguagem C não traz suporte específico para tratamento de exceções
• Fica sob responsabilidade do programador desenvolver uma forma de identificar e tratar exceções do programa
• Existem várias formas de realizar esta tarefa, cada um com seus prós e contras
• Usamos o método mais comum e mais simples de tratamento de exceções em linguagem C...
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Como tratar exceções em módulos em C?
• A fim de padronizar a identificação e o tratamento de exceções em C, usamos um idioma com padrões/convenções de tratamento de exceções:
– Tipos enum e código de retorno das funções para indicar sob qual condição a função encerrou sua execução
– Se necessário, define-se parâmetros adicionais passados por referência e modifica-se seus valores para informações extra do erro
• Neste idioma, as funções tem duas responsabilidades:
– A função chamada deve usar o comando return para indicar sob qual condição (normal | excepcional) sua execução encerrou
– A função chamadora deve testar o código retornado pela função chamada a fim de tomar ações corretivas, caso necessário
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Usando o código de retorno das funções
typedef enum {
LIS_CondRetOK ,
/* Concluiu corretamente */
LIS_CondRetListaVazia ,
/* A lista não contém elementos */
LIS_CondRetFimLista ,
/* Foi atingido o fim de lista */
LIS_CondRetNaoAchou ,
/* Não encontrou o valor procurado */
LIS_CondRetFaltouMemoria
/* Faltou memória ao tentar criar um elemento de lista */
} LIS_tpCondRet ;
LIS_tpCondRet LIS_InserirElementoAntes
( LIS_tppLista pLista , void * pValor )
{
tpElemLista * pElem ;
pElem = CriarElemento( pLista , pValor ) ;
if ( pElem == NULL ) {
return LIS_CondRetFaltouMemoria ;
} /* if */
....
return LIS_CondRetOK ;
} /* Fim função: LIS &Excluir elemento */
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Usando o código de retorno das funções
int main(void){...LIS_tpCondRet condRet = InserirElementoAntes( lista, pValor );
switch( condRet ) {case LIS_CondRetFaltouMemoria:
...case LIS_CondRetOK:
...default :
printf(“Condição de retorno inesperada”);}
}
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Usando parâmetro passado por referência
int main(void){...char *errorMsg;LIS_tpCondRet condRet = InserirElementoAntes( lista, pValor, &errorMsg );
• Este método é complementar ao método de condições de retorno
– Bastante usado na GLIBC, biblioteca padrão do sistema GNU/Linux
• Neste método, as funções tem as seguintes responsabilidades:
– A função chamada deve modificar variáveis globais ou parâmetros passados por referência para indicar sob qual condição (normal | excepcional) sua execução encerrou
– A função chamadora deve testar a variável global, ou o parâmetro passado por referência, a fim de tomar ações corretivas, caso necessário
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Limitações de C
• A sinalização de uma exceção não é explícita
– Usa-se o comando return, parâmetros passados por referência ou variáveis globais
– Não há distinção entre encerramento sob condição normal ou excepcional
• O sistema não é interrompido no momento em que a exceção ocorre
– Mesmo sabendo-se que o estado é inconsistente
• Como prover mais informações a respeito do problema / exceção?
– Ex.: Qual a severidade? Que condições levaram a esta
ocorrência?
– Uso de parâmetros encoraja quebra de abstração e encapsulamento
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Limitações de C
• Há um overhead na criação de tipos enumerados para cada módulo
– Para cada módulo é definido um tipo enumerado, mesmo que
representem a mesma condição (EX.: Falta de memória)
• A associação entre as exceções descritas nos tipos enumerados e quais exceções que podem ser levantadas por uma função depende exclusivamente da especificação da função
– Difícil entender o acoplamento excepcional entre funções: quais exceções devem ser tratadas?
• Não há separação textual do código de tratamento de exceção
– Código torna-se rapidamente extenso, complexo e pouco compreensível
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Usando o código de retorno das funções
• Problemas:– Chamadas encadeadas
de funções podem resultar em uma estrutura muito aninhada que é difícil de compreender, testar e fazer a manutenção