Язык программирования C++ для профессионалов
Исчерпание ресурса
Есть одна из вечных проблем программирования: что делать, если не удалось удовлетворить запрос на ресурс? Например, в предыдущем примере мы спокойно открывали с помощью fopen() файлы и запрашивали с помощью операции new блок свободной памяти, не задумываясь при этом, что такого файла может не быть, а свободная память может исчерпаться. Для решения такого рода проблем у программистов есть два способа:
- Повторный запрос: пользователь должен изменить свой запрос и повторить его.
- Завершение: запросить дополнительные ресурсы от системы, если их нет, запустить особую ситуацию.
Первый способ предполагает для задания приемлемого запроса содействие пользователя, во втором пользователь должен быть готов правильно отреагировать на отказ в выделении ресурсов. В большинстве случаев последний способ намного проще и позволяет поддерживать в системе разделение различных уровней абстракции.
В С++ первый способ поддержан механизмом вызова функций, а второй - механизмом особых ситуаций. Оба способа можно продемонстрировать на примере реализации и использования операции new:
#include <stdlib.h>
extern void* _last_allocation;
extern void* operator new(size_t size) { void* p;
while ( (p=malloc(size))==0 ) { if (_new_handler) (*_new_handler)(); // обратимся за помощью else return 0; } return _last_allocation=p; }
Если операция new() не может найти свободной памяти, она обращается к управляющей функции _new_handler(). Если в _new_handler() можно выделить достаточный объем памяти, все нормально. Если нет, из управляющей функции нельзя возвратиться в операцию new, т.к. возникнет бесконечный цикл. Поэтому управляющая функция может запустить особую ситуацию и предоставить исправлять положение программе, обратившейся к new:
void my_new_handler() { try_find_some_memory(); // попытаемся найти // свободную память if (found_some()) return; // если она найдена, все в порядке throw Memory_exhausted(); // иначе запускаем особую // ситуацию "Исчерпание_памяти" }
Где-то в программе должен быть проверяемый блок с соответствующим обработчиком:
try { // ... } catch (Memory_exhausted) { // ... }
В функции operator new() использовался указатель на управляющую функцию _new_handler, который настраивается стандартной функцией set_new_handler(). Если нужно настроиться на собственную управляющую функцию, надо обратиться так
set_new_handler(&my_new_handler);
Перехватить ситуацию Memory_exhausted можно следующим образом:
void (*oldnh)() = set_new_handler(&my_new_handler);
try { // ... } catch (Memory_exhausted) { // ... } catch (...) { set_new_handler(oldnh); // восстановить указатель на // управляющую функцию throw(); // повторный запуск особой ситуации }
set_new_handler(oldnh); // восстановить указатель на // управляющую функцию
Можно поступить еще лучше, если к управляющей функции применить описанный в §9.4 метод "запроса ресурсов путем инициализации" и убрать обработчик catch (...).
В решении, использующим my_new_handler(), от точки обнаружения ошибки до функции, в которой она обрабатывается, не передается никакой информации. Если нужно передать какие-то данные, то пользователь может включить свою управляющую функцию в класс. Тогда в функции, обнаружившей ошибку, нужные данные можно поместить в объект этого класса. Подобный способ, использующий объекты-функции, применялся в §10.4.2 для реализации манипуляторов. Способ, в котором используется указатель на функцию или объект-функция для того, чтобы из управляющей функции, обслуживающей некоторый ресурс, произвести "обратный вызов" функции запросившей этот ресурс, обычно называется просто обратным вызовом (callback).
При этом нужно понимать, что чем больше информации передается из обнаружившей ошибку функции в функцию, пытающуюся ее исправить, тем больше зависимость между этими двумя функциями. В общем случае лучше сводить к минимуму такие зависимости, поскольку всякое изменение в одной из функций придется делать с учетом другой функцией, а, возможно, ее тоже придется изменять. Вообще, лучше не смешивать отдельные компоненты программы. Механизм особых ситуаций позволяет сохранять раздельность компонентов лучше, чем обычный механизм вызова управляющих функций, которые задает функция, затребовавшая ресурс.
В общем случае разумный подход состоит в том, чтобы выделение ресурсов было многоуровневым (в соответствии с уровнями абстракции). При этом нужно избегать того, чтобы функции одного уровня зависели от управляющей функции, вызываемой на другом уровне. Опыт создания больших программных систем показывает, что со временем удачные системы развиваются именно в этом направлении.
