PDF de programación - Excepciones

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UPM

Excepciones

Juan Antonio de la Puente

DIT/UPM

Transparencias basadas en el capítulo 6 del libro de A. Burns y A. Wellings Real­Time Systems and Programming Languuages, 3ª edición (2001)

Objetivos

u Veremos algunos modelos de tratamiento de excepciones 

en lenguajes de programación

u También veremos cómo utilizar las excepciones para 

realizar sistemas que toleran fallos 

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Índice

u Tratamiento de excepciones

– métodos primitivos
– métodos avanzados

u Tratamiento de excepciones en Ada
u Tratamiento de excepciones en Java
u Tratamiento de excepciones en C
u Excepciones y bloques de recuperación

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Introducción

Un mecanismo de excepciones debe cumplir una serie de 
requisitos

– ser fácil de entender y de usar
– separación de código normal y código de tratamiento de 

excepciones

– eficiencia (sólo debe haber sobrecoste cuando se trata la 

excepción)

– tratamiento uniforme de excepciones detectadas por el entorno de 

ejecución y por el software de aplicación

– acciones de recuperación programables (no sólo predefinidas)

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Excepciones en lenguajes primitivos (1)

u Código de error en el resultado de un subprograma

– Ejemplo: C

if ( function_call (params) != 0){
-- tratamiento de errores
} else {
-- actividad normal
};

– Inconvenientes:

» el código no está separado de la actividad normal
» hay sobrecoste cuando no hay errores
» no se pueden tratar fácilmente los errores del entorno

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Excepciones en lenguajes primitivos (2)

u Retorno condicional

– Se usa en lenguaje ensamblador

call ROUTINE
jmp ERROR_1
jmp ERROR_2
; tratamiento normal

– Inconvenientes:

» difícil de usar y entender
» poca abstracción
» difícil de integrar con la detección de errores por el entorno

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Excepciones en lenguajes primitivos (3)

u Salto incondicional global 

– Algunos lenguajes permiten saltar a otra parte del programa, fuera 

del módulo donde se realiza el salto

– Hay que combinarlo con un retorno de subprograma anormal

» difícil de usar y entender
» poco abstracto

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Ejemplo (RTL/2)

svc data rrerr
label erl; %a label variable %
enddata
proc WhereErrorIsDetected();
...
goto erl;
...
endproc;

proc Caller();
...


endproc;

WhereErrorIsDetected();
...

proc main();
...
restart:
...
erl := restart;
...
Caller();

...
end proc;

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Excepciones en lenguajes primitivos (4)

u Variable de procedimiento

– El manejador se pasa como un procedimiento variable

» muy difícil de usar y de mantener
» en C++ se usa una variante de este método para el tratamiento de 

excepciones cuando no hay manejador (funciones por defecto)

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Ejemplo (RTL/2)

proc main();
...
erl := fail;
erp := recover;
...
Caller();
...
fail:
...
end proc

svc data rrerr;

proc(int) erp; % erp is a

label erl;

procedure variable %

enddata;

proc recover(int);
...
endproc;

proc WhereErrorIsDetected();
...
if recoverable then erp(n)
else goto erl end;
...
endproc;

proc Caller();
...
WhereErrorIsDetected();
...
endproc;

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Excepciones en lenguajes de modernos

u Son elementos de lenguaje que permiten integrar los dos 

tipos de detección de errores
– detección por el entorno de ejecución
– detección por el software de aplicación

u Las excepciones pueden ser

– síncronas

» aparecen inmediatamente cuando un proceso intenta ejecutar una 

operación incorrecta

– asíncronas

» aparecen algún tiempo después, en el proceso que intentó la 

operación errónea o en otro distinto

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Clases de excepciones

u Detectadas por el entorno, síncronas

– ejemplos: error en índice de array, división por cero

u Detectadas por la aplicación, síncronas

– ejemplo: error en comprobación de aserción
u Detectadas por el entorno, asíncronas

– ejemplo: avería en dispositivo externo

u Detectadas por la aplicación, asíncronas

– ejemplo: detección de límite de tiempo en una acción de otro 

proceso

Las excepciones asíncronas se suelen llamar señales 
– Las veremos más adelante

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Excepciones síncronas

u Las excepciones se pueden declarar de varias formas
– con un nombre específico, de forma similar a una constante
» en este caso hace falta una declaración explícita de todas las 

excepciones
» ejemplo: Ada

– como objetos de un tipo o clase

» no siempre hace falta declaración explícita
» ejemplo: Java

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Excepciones en Ada

u En Ada se declaran con un nombre (no son objetos)

package Standard is
...
Constraint_Error : exception;
Program_Error : exception;
Storage_Error : exception;
Tasking_Error : exception;
...
end Standard;

u Estas excepciones están predefinidas
u Las indica el núcleo de ejecución

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Excepciones en Java

u Las excepciones son objetos de una clase (Throwable)

– No hace falta declarar los objetos explícitamente
– El código de aplicación o el entorno de ejecución puede tirar 

(throw) una excepción

– El manejador atrapa (catch) la excepción

Debe hacer referencia a la clase o a una superclase

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Ámbito de un manejador

u Una misma excepción puede tener varios manejadores en 

un programa

u Cada manejador tiene asociado un ámbito
u Se trata de una región donde, si se produce la excepción, 

se ejecuta el manejador asociado

u En los lenguajes estructurados en bloques, el ámbito de 
un manejador suele ser el bloque donde está declarado

u También puede ser un subprograma

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Ámbito de los manejadores en Ada

u Los manejadores se declaran al final de un bloque, que 

constituye el ámbito de los mismos

declare
subtype Temperature is Integer range 0 .. 100;
begin
-- leer sensor y calcular un valor de temperatura
exception
-- manejador de Constraint_Error
end;

u Los procedimientos, funciones, y otras secuencias de 

instrucciones, pueden también definir ámbitos de 
excepciones

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Ámbito de los manejadores en Java

u No todos los bloques pueden tener manejadores
u El ámbito de un manejador se indica explícitamente 

mediante un bloque guardado (try­block)

try {
// instrucciones normales
}
catch (excepcion_type E) {
// manejador de excepción
}

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Resolución del dominio

declare
subtype Temperature is Integer range 0 .. 100;
subtype Pressure is Integer range 0 .. 50;
subtype Flow is Integer range 0 .. 200;
begin
Read_Temperature_Sensor;
Read_Pressure_Sensor;
Read_Flow_Sensor;
Adjust_Values;
exception
-- manejador de Constraint_Error
end;

u El manejador no puede saber dónde se elevó la excepción

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Bloques anidados

declare
...
begin
begin
Read_Temperature_Sensor;
exception
-- manejador de Constraint_Error
end;
begin
Read_Pressure_Sensor;
exception
-- manejador de Constraint_Error
end;
begin
Read_Flow_Sensor;
exception
-- manejador de Constraint_Error
end;
Adjust_values;
exception
-- manejador de Constraint_Error
end;

u Es largo y pesado

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Manejadores asociados a instrucciones

declare -- ¡Ojo! No es Ada
...
begin
Read_Temperature_Sensor;
exception -- manejador de Constraint_Error
Read_Pressure_Sensor;
exception -- manejador de Constraint_Error
Read_Flow_Sensor;
exception -- manejador de Constraint_Error
end;
Adjust_values
exception -- manejador de Constraint_Error
end;

u Más compacto, pero código normal y manejadores 

mezclados
– Ejemplo: CHILL

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Excepciones con parámetros

u Si se asocia un parámetro a la excepción que indique el 

punto donde se ha elevado, el manejador puede usar esta 
información
– Ada :  procedimientos predefinidos que permiten asociar un 

mensaje a una excepción

– Java : se puede incluir la información en la definición de la clase de 

excepciones

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Propagación de excepciones

u Cuando no hay manejador en un bloque se pueden 

hacer varias cosas:
– considerarlo un error de programación

» muy restrictivo
» problemas con procedimientos

– propagar la excepción al punto de invocación

» se busca un manejador en el contexto del punto donde se 

activó el bloque en que se ha producido la excepción

» Una excepción se puede propagar fuera de su ámbito de 

visibilidad

» solución: manejadores por defecto para excepciones 

desconocidas

» si en un proceso o en el programa principal queda sin manejar 

una excepción, aborta

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Reanudación y terminación

u Cuando el manejador termina se pueden hacer dos cosas:

– reanudar la ejecución del bloque
– terminar la ejecución del bloque y devolver el control al punto de 

invocación

u También hay modelos híbridos

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Modelo de reanudación

P

1

13

2

12

Q

3

11

7

H r

4

6

8

R

5

raise  r

9

10

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Crítica del modelo de reanudación

u Ventajas

– Cuando la excepción se activa asíncronamente, es posible reparar 

el daño y seguir
u Inconvenientes

– Es difícil reparar los errores detectados por el entorno de ejecución

» Ejemplo: desbordamiento aritmético

u puede haber registros con resultados parciale