C#程序设计 - 万水书苑-出版资源网

本章导读： 程序的编写难免会出现错误，尤其是在开发大型项目中，这些错误是不可避免的。这些 错误分为可预知的和不可预知的，程序中的这些错误可能会引发程序抛出异常。在 C#语言中 提供了许多预定义的异常类来跟踪程序中产生的问题。 学习目标： l 理解错误与异常的概念 l 能在程序中捕获异常和处理异常 l 熟悉.NET 开发环境中的代码调试功能 

4.1  错误与异常简介

异常用来表示在应用程序执行期间发生的错误，以及其他的意外行为。任何应用程序代 码中不可能没有任何问题，可以说，代码中的异常无处不在，通常以下这些情况就有可能引发 异常： l 代码或调用的代码中有错误。 l 操作系统资源不可用。 l 公共语言运行库遇到意外情况。 l 自定义抛出异常。 l 其他。 这些异常有些是可以恢复的，有些是不可以恢复的。代码或调用的代码中的错误引发的 异常，开发人员可以通过修改程序更改程序代码消除错误，恢复异常。但公共语言运行库遇到 意外情况下引发的异常就是不可恢复的。 【例 4.1】错误与异常示例。 namespace _4._1  {  class Program  {  static void Main(string[] args)  {  int a;  a = 6.5;  int[] array = new int[4];

array[5] = 15;  } 

}  }

可以看到， 程序调试时会报错， 错误原因是： “a = 6.5;” 无法将类型 double 隐式转换为 int，

存在一个显式转换（是否缺少强制转换?） 。这是程序中一个典型的错误，开发人员可以通过修 改变量 a 的赋值来更改整个错误。 修改以上错误后，先调试程序，再运行程序。此时，程序可以通过调试，但是程序运行 时会弹出一个异常提示，如图 4­1 所示。异常产生的原因是： int[] array = new int[4];  array[5] = 15; 代码中设置数组 array 的长度为 5，而“array[5] = 15;”对第 6 个数组元素进行赋值，导致 数组下标越界，引发异常。 图 4­1  异常提示 

4.2  程序调试技术 

Visual Studio 2008 开发环境提供了强大的代码调试功能。在程序开发过程中，常见的错误 有两种：语法错误和逻辑错误。  4.2.1  语法错误 在编译过程中出现的错误称为语法错误或编译错误。语法错误是由代码结构中的问题引 起的，如拼错关键字，丢掉必要的标点，或者开括弧没有对应的闭括弧等。这些错误通常容易 查出，因为编译器会指出它们在哪儿，原因是什么。例如： string 1str='123';

这行代码有两个明显的语法错误，一是变量的命名不符合 C#语言的命名规则，二是字符 串变量应该用双引号限定起来。通常一个错误会引起很多行编译错误。因此，从最上面的行开

始向下调试是很好的习惯。 排除了前面出现的错误， 可能就改掉了程序中后面出现的重复错误。

在使用 Visual  Studio  2008 编辑代码时，Visual  Studio  2008 会在错误列表中自动提示出现的错 误，如图 4­2 所示。 图 4­2  语法错误报告  4.2.2  逻辑错误 逻辑错误是指程序没有按期望的要求执行，它在语法上没有错误。与语法错误相比，逻 辑错误更加难以发现和解决。 【例 4.2】纠正逻辑错误势力。 namespace _4._2  {  class Program  {  static public void result()  {  int sum = 0;  for (int i = 1; i < 10; i++)  {  sum += i;  }  Console.WriteLine("从 1 加到 10 的结果为：" + sum);  }  static void Main(string[] args)  {  result();  }  }  }

在例 4.2 中，程序没有出现任何的语法错误，但是从输出结果可以看到，程序要求应该循 环执行 10 次，然而结果却只循环了 9 次。在这个程序中出现的错误是逻辑错误，它往往很难 被发现。 针对逻辑错误， Visual Studio 2008 提供了单步执行程序、 设置断点等方式来跟踪代码， 纠正错误。 （1）单步执行程序。 单步执行是指一次执行一条语句，以便看清每条语句的执行结果，最后找到错误所在。 选择“调试”→“逐语句”命令开始单步执行程序，程序首先暂停在主函数的第一行，使用 快捷键 F10 或 F11 单步执行程序。F10 与 F11 的区别是：F10 可以跳过一行代码中所调用的 方法。 开发人员可以通过监视窗口、局部变量窗口等查看程序运行的细节。在监视窗口中，输 入要监视的变量，当这个变量发生改变时，会用红色显示，如图 4­3 所示。在局部变量窗口中， 当局部变量的值发生改变时，也会用红色显示，如图 4­4 所示。 图 4­3  监视窗口 图 4­4  局部变量窗口 （2）设置断点。 单步执行程序对小程序很有用，但对大规模的程序就不可行了。Visual Studio 2008 提供了 另外一种方式来解决这个问题，就是使代码暂停在开发人员指定的地方，即设置断点。在设置 断点时，首先把光标放置在指定的地方，使用快捷键 F9 或 Ctrl+B，或者选择“调试”→“新 建断点”命令，弹出“新建站点”对话框，如图 4­5 所示。

图 4­5  “新建断点”对话框 设置断点后，选中这个断点，右击该断点，选择“条件…”命令，即可出现如图 4­6 所示 的“断点条件”对话框。设置断点条件完成后，单击“调试”按钮或使用快捷键 F5 运行程序， 当程序运行到指定的断点位置，并满足断点暂停条件时，代码会暂停运行，此时就可以使用单 步执行方式来仔细观察程序的运行状态，找出程序的错误点。 图 4­6  “断点条件”对话框 

4.3  捕获异常 

C#中可以使用 try­catch 语句来捕获程序抛出的异常。 在例 4.1 中可以看到， 程序抛出一个  IndexOutOfRangeException 异常。这个异常可以用 try­catch 语句来捕获，其语法规则如下： try  { 处理代码;  }  catch(异常)  //捕获异常 { 捕获异常;  } 【例 4.3】演示 try­catch 语句捕获异常。 namespace _4._3  {  class Program  {  static void Main(string[] args)

{  int a;  a = 15;  int[] array = new int [4];  //使用 try­catch 语句捕获异常 try  {  array[5] = 15;  //数组下标越界赋值，引发异常 }  catch(IndexOutOfRangeException e)  //捕获异常 {  Console.WriteLine("捕获 IndexOutOfRangeException 异常");  }  }  }  }

例 4.3 中， 首先 try 语句找到产生异常的代码， 如果在 try 语句中发生了异常， 则执行 catch  语句，本例中 catch 语句捕获程序所抛出的异常，显示捕获的异常；否则将跳出 try­catch 语句 块，正常执行程序。程序的运行结果如图 4­7 所示。 图 4­7  例 4.3 的运行结果 例 4.3 中，开发人员知道程序产生的异常是 IndexOutOfRangeException 类型的，所以可以 通过代码“catch(IndexOutOfRangeException e)”来准确地捕获异常。如果在开发人员不知道程 序产生的异常类型的情况下，可以选择一种更宽泛的异常类型——Exception（异常的基类）， 如在例 4.3 中代码“catch(IndexOutOfRangeException  e)”可由“catch(Exception  e)”来代替， 程序运行结果一样。而且在开发大型项目时，可能引发的异常不止一种，使用 Exception 可以 使所有的异常按照 catch 语句块中的同一种方式处理。 

4.4  异常处理

当出现异常后，C#用 try­catch 语句捕获异常，它还提供了对异常处理的内建支持，即 通过  try­catch 语句、try­catch­finally 句语和  throw 语句实现结构化、统一化的类型安全的 异常处理。  1．try­catch 语句

在 try­catch 语句中， try 语句会捕获到程序出现的异常， 然后将程序控制转移到相应的 catch  语句中。如果  try  语句没有遇到任何异常，则程序直接执行  try­catch  语句后面的代码。一个  try­catch 语句中，可以使一个 try 语句后匹配一个或多个 catch 语句，程序根据 try 语句指定的

异常类型与 catch 语句中指定的异常类型匹配关系，执行相应的 catch 语句。  2．try­catch­finally 语句

在 try­catch­finally 语句中，无论是否出现异常，是否有 catch 语句，finally 语句一定会执 行，其语法规则如下： try  { 处理代码;  }  catch(异常)  //捕获异常 { 捕获异常;  }  finally  { 代码块;  } 【例 4.4】演示 try­catch­finally 语句处理异常。 namespace _4._4  {  class Program  {  static void Main(string[] args)  {  int[] array = new int[4];  //使用 try­catch 语句捕获异常 try  {  array[5] = 15;  //数组下标越界赋值，引发异常 }  catch (IndexOutOfRangeException e)  //捕获异常 {  Console.WriteLine("捕获 IndexOutOfRangeException 异常");  }  finally  {  Console.WriteLine("一定执行 finally 语句块");  }  }  }  }

例 4.4 中，不管 try 语句、catch 语句是否执行，程序一定会执行 finally 语句。程序的运行 结果如图 4­8 所示。

图 4­8  例 4.4 的运行结果  3．throw 语句  throw 语句用于抛出在程序执行期间出现异常情况的信号。throw 语句通常与 try­catch 或 者 try­catch­finally 语句配合使用。开发人员可以使用 throw 语句显式抛出异常（即开发人员自 定义的异常）。 【例 4.5】应用 throw 抛出异常。 namespace _4._5  {  class Program  {  public class EmptyException : Exception//自定义一个异常类，继承于 Exception  {  private string error = string.Empty;  public EmptyException()  //构造函数 {  }  public EmptyException(string message)  : base(message)  {  error = message;  } 

public EmptyException(string message,Exception inner):base(message, inner)  {  error = message;  inner = null;  }  }  static void Main(string[] args)  {  try  {  throw new EmptyException("error infomation of use");//抛出异常 }  catch (EmptyException ex)  {  Console.WriteLine("输出结果为：");  Console.WriteLine(ex.Message,ex.InnerException);  }  }  }  }

例 4.5 中，自定义一个 EmptyException 异常类继承于 Exception，类中定义了 3 个构造方 法，每个构造方法使用不同的参数，通过主方法中的  try­catch  语句块抛出异常。程序的运行 结果如图 4­9 所示。 图 4­9  例 4.5 的运行结果  4．不捕捉异常的后果 捕捉 C#的标准异常是有副作用的：它避免了异常的程序终止。捕捉一个异常时，必须由 某些地方的代码片来捕捉。通常，如果程序不捕捉异常，那么将由 C#运行时系统来捕捉异常。 此时存在一个问题，运行时系统将报告错误并终止程序的运行。 【例 4.6】不捕捉异常。 namespace _4._6  {  class Program  {  static void Main(string[] args)  {  int[] array = new int[4];  for (int i = 0; i < 10; i++)  {  array[i] = i;  Console.WriteLine("array[{0}] : {1}", i, array[i]);  }  }  }  } 例 4.6 中，出现数组下标错误时，会挂起执行过程。程序的运行结果如图 4­10 所示。 图 4­10  例 4.6 的运行结果

4.5  常用异常

在  C#中，异常用类来表示。所有异常类都必须从内部异常类  Exception  派生而来，而  Exception 是 System 命令空间的一部分。因此，所有异常都是 Exception 的子类。 

SystemException 和 ApplicationException 都是从 Exception 派生而来，它们支持 C#定义的 两类常规异常：C#运行时系统（即通用语言运行时  CLR）产生的异常，以及应用程序产生的 异常。SystemException 和 ApplicationException 都未给 Exception 添加新内容，它们只是定义 两个不同异常层次结构的顶层。  C#定义了许多内部异常，它们都是从 System.Exception 派生而来。例如，试图以 0 为除数 时，产生的 DivideByZeroException 异常。  System 命令空间定义了一些标准的内部异常。产生运行时错误时，CLR 产生这些异常， 所以它们都是从 SystemException 派生而来。C#定义的常用标准异常如表 4­1 所示。 表 4­1    System 命令空间内定义的常用异常 异常 含义  ArrayTypeMismatchException  所存储的数值类型与数组的类型不一致  DivideByZeroException  除数为 0  IndexOutOfRangeException  数组下标越界  InvalidCastException  运行时转换失效  OutOfMemoryException  因为当前内存不足，对 new 的调用失败  OverflowException  发生运行溢出  NullReferenceException  试图对空引用进行操作，也就是说引用没有指向对象  StackOverflowException  栈溢出 【例 4.7】常用异常示例。 class A  {  int a;  public A(int i)  {  a = i;  }  public int add(A o)  {  return a + o.a;  }  }  namespace _4._7

{  class Program  {  static void Main(string[] args)  {  A d = new A(10);  A c = null;//c 是一个空引用 int val;  try  {  val=d.add(c);  }  catch (NullReferenceException)  {  Console.WriteLine("NullReferenceException!");  c = new A(55);//对 C 对象重新赋值 val = d.add(c);  }  Console.WriteLine("val={0}", val);  }  }  } 例 4.7 中，程序定义了一个名为 A 的类，它定义了成员 a 和方法 add()，此方法将 a 的主 调对象加入到作为参数传递的对象的 a 中。在 Main()中，创建两个 A 类型的对象：c 和 d。对  d 进行初始化， 而未对 c 进行初始化， 实际上是显式赋值为 null。 然后， 将 q 作为变量调用 d.add()。 由于 c 未引用任何对象，所以试图获得 c.a 的值时产生 NullReferenceException 异常。程序运行 的运行结果如图 4­11 所示。 图 4­11  例 4.7 的运行结果