程式中可能會發生的錯誤有三種,分別是語法錯誤 (syntax error) 、執行期間錯誤 (run-time error) 及語意錯誤 (semantic error)
→ compiler or interpreter
Runtime Errors
→ exception handling
Semantic Errors
→ programmer
編譯器 (compiler) 會直接幫我們挑出語法錯誤,例如打錯識別字 (identifier) 名稱或是漏打分號等等。執行期間錯誤的話, C++ 另有例外處理 (exception handling) 的機制,讓我們可以處理丟出例外的狀況。三種錯誤中最麻煩的,就是語意錯誤了,因為有語意錯誤的程式,程式可以順利執行完畢,卻跑出錯誤的結果。
我們的 Encrypt 類別 (class) 目前正是碰到了發生語意錯誤的情況,這是說
m = y % n
r = m + diff
其中 a 與 b 若是 0 到 9 隨機整數,有些組合成立,可以得到正確結果,有些組合卻會得到錯誤的結果,這是為什麼呢?嗯,好麻煩唷!這樣就得討論好多數學,打斷我們發展程式的腳步,所以我們不打算仔細討論這背後的數學理論,我們繼續測試,直接來找出哪些組合會得到錯誤的結果吧!
要知道哪些組合可能會發生錯誤,我們就得知道 a 與 b 的值,這不難,印出來就看得到了
// 引入標準程式庫中的 cstdlib 及 ctime
#include <cstdlib> // srand(), rand()
#include <ctime> // time()
// 引入標準程式庫中的 iostream
#include <iostream> // cout, endl
// 引入 Encrypt 類別的標頭檔
#include "encrypt01.h"
// 使用 std 中的兩個名稱
using std::cout; // 標準輸出串流的物件
using std::endl; // 新行符號,等於 '\n'
// Encrypt 的建構函數
Encrypt::Encrypt() {
// 呼叫 setter 設定 code_array
set_code_array();
}
// 設定 code_array 的 setter 成員函數
void Encrypt::set_code_array() {
// 初始化擬隨機數產生器
srand(time(0));
// 取得 a 、 b 值
int a = rand() % 10;
cout << a << ", "; // 印出 a 的值
int b = rand() % 10;
cout << b << ", "; // 印出 b 的值
// 利用公式建立密碼表字串
int x, y, m;
char c = 'a';
string s;
int i;
for (i = 0; i < 26; i++) {
x = c;
y = x * a + b;
m = y % 26;
s += m + 97;
c++;
}
// 將建立好的密碼表直接設定給成員變數
code_array = s;
}
// 回傳密碼表字串的 getter 成員函數
string Encrypt::get_code_array() {
return code_array;
}
/* 程式語言教學誌》的範例程式
http://kaiching.org/
檔名:encrypt03.cpp
功能:實作發展中版本的 Encrypt 類別
作者:張凱慶 */
這裡在 set_code_array() 加入印出 a 、 b 值的程式碼,因為 a 、 b 是屬於 set_code_array() 的區域變數 (local variable) ,因此只能在 set_code_array() 裡使用這兩個變數 (variable) ,記得,因為用到 cout 與 endl ,所以 encrypt03.cpp 要先引進 iostream 然後 using 。
來編譯測試看看囉
第一次, a 為 8 , b 為 0 就出問題,再多測試幾次看看
跑了幾次下來,似乎 a 為偶數或 0 就會跑出不符預期的結果,那我們就把 a 改成不是偶數或 0 好了!公式修改如下
y = a * x + b
m = y % n
r = m + diff
}
這樣我們把發展中的版本 encrypt03.cpp 修改為 encrypt04.cpp ,其中需要修改的部份只有 set_code_array() ,如下
// 引入標準程式庫中的 cstdlib 及 ctime
#include <cstdlib> // srand(), rand()
#include <ctime> // time()
// 引入標準程式庫中的 iostream
#include <iostream> // cout, endl
// 引入 Encrypt 類別的標頭檔
#include "encrypt01.h"
// 使用 std 中的兩個名稱
using std::cout; // 標準輸出串流的物件
using std::endl; // 新行符號,等於 '\n'
// Encrypt 的建構函數
Encrypt::Encrypt() {
// 呼叫 setter 設定 code_array
set_code_array();
}
// 設定 code_array 的 setter 成員函數
void Encrypt::set_code_array() {
// 初始化擬隨機數產生器
srand(time(0));
// 取得 a 、 b 值,其中 a 不等於 0 或偶數
int a = 0;
int b = 0;
while (a % 2 == 0) {
// rand() 回傳 0 到 RAND_MAX 之間的擬隨機整數
a = rand() % 10;
b = rand() % 10;
}
// 印出 a 、 b 值
cout << a << ", ";
cout << b << ", ";
// 利用公式建立密碼表字串
int x, y, m;
char c = 'a';
string s;
int i;
for (i = 0; i < 26; i++) {
x = c;
y = x * a + b;
m = y % 26;
s += m + 97;
c++;
}
// 將建立好的密碼表直接設定給成員變數
code_array = s;
}
// 回傳密碼表字串的 getter 成員函數
string Encrypt::get_code_array() {
return code_array;
}
/* 《程式語言教學誌》的範例程式
http://kaiching.org/
檔名:encrypt04.cpp
功能:實作發展中版本的 Encrypt 類別
作者:張凱慶 */
重新編譯執行,結果如下
我們先把 a 與 b 的初值設為 0 ,然後以迴圈 (loop) 取得隨機的 a 、 b 值,用 a 除以 2 的餘數為 0 當作迴圈的執行條件,因此當 a 等於 0 或偶數時,迴圈就會持續進行,直到 a 不為 0 或偶數為止。肉眼檢查下,似乎只要 a 為奇數,計算出的結果就不會有問題囉!
下面我們要開始實作處理編碼的部分,也就是實作 ToEncode() 成員函數 (member function) 。
相關教學影片
中英文術語對照 | |
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語法錯誤 | syntax error |
執行期間錯誤 | run-time error |
語意錯誤 | semantic error |
編譯器 | compiler |
識別字 | identifier |
例外處理 | exception handling |
類別 | class |
區域變數 | local variable |
變數 | variable |
迴圈 | loop |
成員函數 | member function |
重點整理 |
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1. 程式中可能會發生語法錯誤、執行期間錯誤或語意錯誤,編譯器會直接挑出語法錯誤,而執行期間錯誤可用例外處理機制來防範。 |
2. 發生語意錯誤的程式可順利執行跑出結果,可是結果不符合預期。 |
3. Encrypt 的數學公式經過再三的測試檢驗,發現問題出在 a 為 0 或偶數的情況,因此要避免 a 為 0 或偶數。 |
問題與討論 |
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1. 什麼是語法錯誤?試舉出語法錯誤的五個例子。 |
2. 什麼是執行期間錯誤?想一想有哪些情況會發生執行期間錯誤?又要怎麼樣防範呢? |
3. 為什麼語意錯誤最麻煩呢? |
4. 我們是用什麼方式找出數學公式的錯誤呢? |
練習 |
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1. 承接上一個單元的猜數字遊戲,將新程式寫在 exercise1701.cpp 中,在遊戲迴圈中用變數 times 計算使用者猜測的次數,並在遊戲結束時印出 times 。 |
2. 承上題,將新程式寫在 exercise1702.cpp 中,試著加入一個整數參數 length 到 ArrayNumber() 裡, length 取代固定的數字 4 。 |
3. 承上題,將新程式寫在 exercise1703.cpp 中,將原本的數字 1000 改成用標準程式庫 cmath 的 pow() 計算。 |