Выразительный JavaScript

Программа – это кристаллизованная мысль. Иногда мысли путаются. Иногда при превращении мыслей в программу в код вкрадываются ошибки. В обоих случаях получается повреждённая программа.

Недостатки в программах обычно называют ошибками. Это могут быть ошибки программиста или проблемы в системах, с которыми программа взаимодействует. Некоторые ошибки очевидны, другие – трудноуловимы и могут скрываться в системах годами.

Часто проблема возникает в тех ситуациях, возникновение которых программист изначально не предвидел. Иногда этих ситуаций нельзя избежать. Когда пользователя просят ввести его возраст, а он вводит «апельсин», это ставит программу в непростую ситуацию. Эти ситуации необходимо предвидеть и как-то обрабатывать.

Ошибки программистов

В случае ошибок программистов наша цель ясна. Нам надо найти их и исправить. Таковые ошибки варьируются от простых опечаток, на которые компьютер пожалуется сразу же, как только увидит программу, до скрытых ошибок в нашем понимании того, как программа работает, которые приводят к неправильным результатам в особых случаях. Ошибки последнего рода можно искать неделями.

Разные языки по-разному могут помогать вам в поиске ошибок. К сожалению, JavaScript находится на конце этой шкалы, обозначенном как «вообще почти не помогает». Некоторым языкам надо точно знать типы всех переменных и выражений ещё до запуска программы, и они сразу сообщат вам, если типы использованы некорректно. JavaScript рассматривает типы только во время исполнения программ, и даже тогда он разрешает делать не очень осмысленные вещи без всяких жалоб, например

x = true * "обезьяна"

На некоторые вещи JavaScript всё-таки жалуется. Написание синтаксически неправильной программы сразу вызовет ошибку. Другие ошибки, например вызов чего-либо, не являющегося функцией, или обращение к свойству неопределённой переменной, возникнут при выполнении программы, когда она сталкивается с такой бессмысленной ситуацией.

Но часто ваши бессмысленные вычисления просто породят

NaN

undefined

Процесс поиска ошибок (bugs) в программах называется отладкой (debugging).

Строгий режим (strict mode)

JavaScript можно заставить быть построже, переведя его в строгий режим. Для этого наверху файла или тела функции пишется

"use strict"

function canYouSpotTheProblem() {

 "use strict";

 for (counter = 0; counter < 10; counter++)

  console.log("Всё будет офигенно");

}

canYouSpotTheProblem();

// → ReferenceError: counter is not defined

Обычно, когда ты забываешь написать

var

counter

Ещё одно изменение – привязка

this

undefined

this

this

К примеру, рассмотрим код, вызывающий конструктор без ключевого слова

new

this

function Person(name) { this.name = name; }

var ferdinand = Person("Евлампий"); // ой-вэй

console.log(name);

// → Евлампий

Некорректный вызов

Person

undefined

name

"use strict";

function Person(name) { this.name = name; }

// Опаньки, мы ж забыли 'new'

var ferdinand = Person("Евлампий");

// → TypeError: Cannot set property 'name' of undefined

Нам сразу сообщают об ошибке. Очень удобно.

Строгий режим умеет ещё кое-что. Он запрещает вызывать функцию с несколькими параметрами с одним и тем же именем, и удаляет некоторые потенциально проблемные свойства языка (например, инструкцию

with

Короче говоря, надпись

"use strict"

Тестирование

Если язык не собирается помогать нам в поиске ошибок, приходится искать их сложным способом: запуская программу и наблюдая, делает ли она что-то так, как надо.

Делать это вручную, снова и снова – верный способ сойти с ума. К счастью, часто возможно написать другую программу, которая автоматизирует проверку вашей основной программы.

Для примера вновь обратимся к типу

Vector

function Vector(x, y) {

 this.x = x;

 this.y = y;

}

Vector.prototype.plus = function(other) {

 return new Vector(this.x + other.x, this.y + other.y);

};

Мы напишем программу, которая проверит, что наша реализация

Vector

Vector

function testVector() {

 var p1 = new Vector(10, 20);

 var p2 = new Vector(-10, 5);

 var p3 = p1.plus(p2);

 if (p1.x !== 10) return "облом: значение x не то";

 if (p1.y !== 20) return "облом: значение y не то";

 if (p2.x !== -10) return "облом: отрицательное значение x не то";

 if (p3.x !== 0) return "облом: результат сложения x не тот";

 if (p3.y !== 25) return "облом: результат сложения y не тот";

 return "всё пучком";

}

console.log(testVector());

// → всё пучком

Написание таких проверок приводит к появлению повторяющегося кода. К счастью, есть программные продукты, помогающие писать наборы проверок при помощи специального языка, приспособленного именно для написания проверок. Их называют testing frameworks.

Отладка (debugging)

Когда вы заметили проблему в программе (она ведёт себя неправильно и выдаёт ошибки), самое время выяснить, в чём проблема.

Иногда это очевидно. Сообщение об ошибке наводит вас на конкретную строку программы, и если вы прочтёте описание ошибки и эту строку, вы часто сможете найти проблему.

Но не всегда. Иногда строчка, приводящая к ошибке, просто оказывается первым местом, где некорректное значение, полученное где-то ещё, используется неправильно. Иногда вообще нет сообщения об ошибке – есть просто неверный результат. Если вы делали упражнения из предыдущих глав, вы наверняка попадали в такие ситуации.

Следующий пример пробует преобразовать число заданной системы счисления в строку, отнимая последнюю цифру и совершая деление, чтобы избавиться от этой цифры. Но дикий результат, выдаваемый программой, как бы намекает на присутствие в ней ошибки.

function numberToString(n, base) {

 var result = "", sign = "";

 if (n < 0) {

  sign = "-";

  n = -n;

 }

 do {

  result = String(n % base) + result;

  n /= base;

 } while (n > 0);

 return sign + result;

}

console.log(numberToString(13, 10));

// → 1.5e-3231.3e-3221.3e-3211.3e-3201.3e-3191.3e-3181.3...

Даже если вы нашли проблему – притворитесь, что ещё не нашли. Мы знаем, что программа сбоит, и нам нужно узнать, почему.

Здесь вам надо преодолеть желание начать вносить случайные изменения в код. Вместо этого подумайте. Проанализируйте результат и придумайте теорию, по которой это происходит. Проведите дополнительные наблюдения для проверки теории, а если теории нет – проведите наблюдения, которые бы помогли вам изобрести её.

Размещение нескольких вызовов

console.log

n

13

1

0

13

1.3

0.13

0.013

...

1.5e-323

Н-да. Деление 13 на 10 выдаёт не целое число. Вместо

n /= base

n = Math.floor(n / base)

Кроме

console.log

debugger

Распространение ошибок

К сожалению, программист может предотвратить появление не всех проблем. Если ваша программа общается с внешним миром, она может получить неправильные входные данные, или же системы, с которыми она пытается взаимодействовать, окажутся сломанными или недоступными.

Простые программы, или программы, работающие под вашим надзором, могут просто «сдаваться» в такой момент. Вы можете изучить проблему и попробовать снова. «Настоящие» приложения не должны просто «падать». Иногда приходится принимать неправильные входные данные и как-то с ними работать. В других случаях нужно сообщить пользователю, что что-то пошло не так, и потом уже сдаваться. В любом случае программа должна что-то сделать в ответ на возникновение проблемы.

Допустим, у вас есть функция

promptInteger

Один из вариантов – вернуть особое значение. Обычно для этих целей используют

null

undefined

function promptNumber(question) {

 var result = Number(prompt(question, ""));

 if (isNaN(result)) return null;

 else return result;

}

console.log(promptNumber("Сколько пальцев видите?"));

Это надёжная стратегия. Теперь любой код, вызывающий

promptNumber

Во многих таких случаях, когда ошибки возникают часто и вызывающий функцию код должен принимать их во внимание, совершенно допустимо возвращать специальное значение как индикатор ошибки. Но есть и минусы. Во-первых, что, если функция и так может вернуть любой тип значения? Для неё сложно найти специальное значение, которое будет отличаться от допустимого результата.

Вторая проблема – работа со специальными значениями может замусорить код. Если функция

promptNumber

null

null

null

null

Исключения

Когда функция не может работать нормально, мы бы хотели остановить работу и перепрыгнуть туда, где такая ошибка может быть обработана. Этим занимается обработка исключений.

Код, встретивший проблему в момент выполнения, может поднять (или выкинуть) исключение (raise exception, throw exception), которое представляет из себя некое значение. Возврат исключения напоминает некий «прокачанный» возврат из функции – он выпрыгивает не только из самой функции, но и из всех вызывавших её функций, до того места, с которого началось выполнение. Это называется развёртыванием стека (unwinding the stack). Может быть, вы помните стек функций из главы 3… Исключение быстро проматывает стек вниз, выкидывая все контексты вызовов, которые встречает.

Если бы исключения сразу доходили до самого низа стека, пользы от них было бы немного. Они бы просто предоставляли интересный способ взорвать программу. Их сила в том, что на их пути в стеке можно поставить «препятствия», которые будут ловить исключения, мчащиеся по стеку. И тогда с этим можно сделать что-то полезное, после чего программа продолжает выполняться с той точки, где было поймано исключение.

Пример:

function promptDirection(question) {

 var result = prompt(question, "");

 if (result.toLowerCase() == "left") return "L";

 if (result.toLowerCase() == "right") return "R";

 throw new Error("Недопустимое направление: " + result);

}

function look() {

 if (promptDirection("Куда?") == "L")

  return "дом";

 else

  return "двух разъярённых медведей";

}

try {

 console.log("Вы видите", look());

} catch (error) {

 console.log("Что-то не так: " + error);

}

Ключевое слово

throw

try

catch

try

catch

catch

try

try/catch

В данном случае для создания исключения мы использовали конструктор

Error

message

stack

Обратите внимание, что функция

look

promptDirection

Ну, почти.

Подчищаем за исключениями

Представьте следующую ситуацию: функция

withContext

context

var context = null;

function withContext(newContext, body) {

 var oldContext = context;

 context = newContext;

 var result = body();

 context = oldContext;

 return result;

}

Что, если функция

body

withContext

context

Но у инструкции

try

finally

catch

catch

finally

try

finally

function withContext(newContext, body) {

 var oldContext = context;

 context = newContext;

 try {

  return body();

 } finally {

  context = oldContext;

 }

}

Заметьте, что нам больше не нужно сохранять результат вызова

body

try

finally

try {

 withContext(5, function() {

  if (context < 10)

   throw new Error("Контекст слишком мал!");

 });

} catch (e) {

 console.log("Игнорируем: " + e);

}

// → Игнорируем: Error: Контекст слишком мал!

console.log(context);

// → null

Несмотря на то, что вызываемая из

withContext

withContext

context

Выборочный отлов исключений

Когда исключение доходит до низа стека и его никто не поймал, его обрабатывает окружение. Как именно – зависит от конкретного окружения. В браузерах описание ошибки выдаётся в консоль (она обычно доступна в меню «Инструменты» или «Разработка»).

Если речь идёт об ошибках или проблемах, которые программа не может обработать в принципе, допустимо просто пропустить такую ошибку. Необработанное исключение – разумный способ сообщить о проблеме в программе, и консоль в современных браузерах выдаст вам необходимую информацию о том, какие вызовы функций были в стеке в момент возникновения проблемы.

Если возникновение проблемы предсказуемо, программа не должна падать с необработанным исключением – это не очень дружественно по отношению к пользователю.

Недопустимое использование языка – ссылки на несуществующую переменную, запрос свойств у переменной, равной

null

При входе в блок

catch

try

JavaScript (что является вопиющим упущением) не предоставляет непосредственной поддержки выборочного отлова исключений: либо ловим все, либо никакие. Из-за этого люди часто предполагают, что случившееся исключение – именно то, ради которого и писался блок

catch

Но может быть и по-другому. Нарушение произошло где-то ещё, или в программу вкралась ошибка. Вот пример, где мы пробуем вызывать

promptDirection

for (;;) {

 try {

  var dir = promtDirection("Куда?"); // ← опечатка!

  console.log("Ваш выбор", dir);

  break;

 } catch (e) {

  console.log("Недопустимое направление. Попробуйте ещё раз.");

 }

}

Конструкция

for (;;)

promptDirection

catch

e

Как правило, не стоит так ловить исключения, если только у вас нет цели перенаправить их куда-либо – к примеру, по сети, чтобы сообщить другой системе о падении нашей программы. И даже тогда внимательно смотрите, не будет ли скрыта важная информация.

Значит, нам надо поймать определённое исключение. Мы можем в блоке

catch

Конечно, мы могли бы сравнить свойство

message

Давайте лучше определим новый тип ошибки и используем

instanceof

function InputError(message) {

 this.message = message;

 this.stack = (new Error()).stack;

}

InputError.prototype = Object.create(Error.prototype);

InputError.prototype.name = "InputError";

Прототип наследуется от

Error.prototype

instanceof Error

InputError

name

Error

SyntaxError

ReferenceError

Присвоение свойству

stack

Error

Теперь

promptDirection

function promptDirection(question) {

 var result = prompt(question, "");

 if (result.toLowerCase() == "left") return "L";

 if (result.toLowerCase() == "right") return "R";

 throw new InputError("Invalid direction: " + result);

}

А в цикле её будет ловить сподручнее.

for (;;) {

 try {

  var dir = promptDirection("Куда?");

  console.log("Ваш выбор", dir);

  break;

 } catch (e) {

  if (e instanceof InputError)

   console.log("Недопустимое направление. Попробуйте ещё раз.");

  else

   throw e;

 }

}

Код отлавливает только экземпляры

InputError

Утверждения (Assertions)

Утверждения – инструмент для простой проверки ошибок. Рассмотрим вспомогательную функцию

assert

function AssertionFailed(message) {

 this.message = message;

}

AssertionFailed.prototype = Object.create(Error.prototype);

function assert(test, message) {

 if (!test)

  throw new AssertionFailed(message);

}

function lastElement(array) {

 assert(array.length > 0, "пустой массив в lastElement");

 return array[array.length - 1];

}

Это – компактный способ ужесточения требований к значениям, который выбрасывает исключение в случае, когда заданное условие не выполняется. К примеру, функция

lastElement

undefined

assertion

Утверждения – способ убедиться в том, что ошибки провоцируют прерывание программы в том месте, где они совершены, а не просто выдают странные величины, которые передаются по системе и вызывают проблемы в каких-то других, не связанных с этим, местах.

Итог

Ошибки и недопустимые входные данные случаются в жизни. Ошибки в программах надо искать и исправлять. Их легче найти, используя автоматические системы проверок и добавляя утверждения в ваши программы.

Проблемы, вызванные чем-то, что неподвластно вашей программе, нужно обрабатывать достойно. Иногда, когда проблему можно решить локально, допустимо возвращать специальные значения для отслеживания таких случаев. В других случаях предпочтительно использовать исключения.

Выброс исключения приводит к разматыванию стека до тех пор, пока не будет встречен блок

try/catch

catch

finally

Упражнения

primitiveMultiply

MultiplicatorUnitFailure

function MultiplicatorUnitFailure() {}

function primitiveMultiply(a, b) {

 if (Math.random() < 0.5)

  return a * b;

 else

  throw new MultiplicatorUnitFailure();

}

function reliableMultiply(a, b) {

 // Ваш код

}

console.log(reliableMultiply(8, 8));

// → 64

var box = {

 locked: true,

 unlock: function() { this.locked = false; },

 lock: function() { this.locked = true; },

 _content: [],

 get content() {

  if (this.locked) throw new Error("Заперто!");

  return this._content;

 }

};

_content

withBoxUnlocked

function withBoxUnlocked(body) {

 // Ваш код

}

withBoxUnlocked(function() {

 box.content.push("золотишко");

});

try {

 withBoxUnlocked(function() {

  throw new Error("Пираты на горизонте! Отмена!");

 });

} catch (e) {

 console.log("Произошла ошибка:", e);

}

console.log(box.locked);

// → true

withBoxUnlocked