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)
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
y = a * x + b
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
001 | // 引入標準程式庫中的 cstdlib 及 ctime |
002 | #include <cstdlib> // srand(), rand() |
003 | #include <ctime> // time() |
004 | |
005 | // 引入標準程式庫中的 iostream |
006 | #include <iostream> // cout, endl |
007 | |
008 | // 引入 Encrypt 類別的標頭檔 |
009 | #include "encrypt01.h" |
010 | |
011 | // 使用 std 中的兩個名稱 |
012 | using std::cout; // 標準輸出串流的物件 |
013 | using std::endl; // 新行符號,等於 '\n' |
014 | |
015 | // Encrypt 的建構函數 |
016 | Encrypt::Encrypt() { |
017 | // 呼叫 setter 設定 code_array |
018 | set_code_array(); |
019 | } |
020 | |
021 | // 設定 code_array 的 setter 成員函數 |
022 | void Encrypt::set_code_array() { |
023 | // 初始化擬隨機數產生器 |
024 | srand(time(0)); |
025 | |
026 | // 取得 a 、 b 值 |
027 | int a = rand() % 10; |
028 | cout << a << ", "; // 印出 a 的值 |
029 | int b = rand() % 10; |
030 | cout << b << ", "; // 印出 b 的值 |
031 | |
032 | // 利用公式建立密碼表字串 |
033 | int x, y, m; |
034 | char c = 'a'; |
035 | string s; |
036 | int i; |
037 | for (i = 0; i < 26; i++) { |
038 | x = c; |
039 | y = x * a + b; |
040 | m = y % 26; |
041 | s += m + 97; |
042 | c++; |
043 | } |
044 | |
045 | // 將建立好的密碼表直接設定給成員變數 |
046 | code_array = s; |
047 | } |
048 | |
049 | // 回傳密碼表字串的 getter 成員函數 |
050 | string Encrypt::get_code_array() { |
051 | return code_array; |
052 | } |
053 | |
054 | /* encrypt03.cpp |
055 | Kaiching Chang |
056 | 2014-5 */ |
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 2 , b 為 4 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
if (a % 2) != 0 {
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
021 | // 設定 code_array 的 setter 成員函數 |
022 | void Encrypt::set_code_array() { |
023 | // 初始化擬隨機數產生器 |
024 | srand(time(0)); |
025 | |
026 | // 取得 a 、 b 值,其中 a 不等於 0 或偶數 |
027 | int a = 0; |
028 | int b = 0; |
029 | while (a % 2 == 0) { |
030 | // rand() 回傳 0 到 RAND_MAX 之間的擬隨機整數 |
031 | a = rand() % 10; |
032 | b = rand() % 10; |
033 | } |
034 | |
035 | // 印出 a 、 b 值 |
036 | cout << a << ", "; |
037 | cout << b << ", "; |
038 | |
039 | // 利用公式建立密碼表字串 |
040 | int x, y, m; |
041 | char c = 'a'; |
042 | string s; |
043 | int i; |
044 | for (i = 0; i < 26; i++) { |
045 | x = c; |
046 | y = x * a + b; |
047 | m = y % 26; |
048 | s += m + 97; |
049 | c++; |
050 | } |
051 | |
052 | // 將建立好的密碼表直接設定給成員變數 |
053 | code_array = s; |
054 | } |
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) 。
中英文術語對照
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
- 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。
- 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。
- 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
- 什麼是語法錯誤?試舉出語法錯誤的五個例子。
- 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?
- 為什麼語意錯誤最麻煩呢?
- 我們是用什麼方式找出數學公式的錯誤呢?
練習
- 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 。
- 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 。
- 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。
the end
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