第十四章 异常处理

1 错误与异常

　　程序中的错误有很多种，最典型的一种是语法错误，另一种是代码中的逻辑错误，代码本身没有语法错误，可能在运行过程中出现。

2 C#中的异常处理结构

　　C#语言通过try语句提供的控制结构来检测代码中的异常并作出相应的处理。try语句有4种使用方式。

2.1 try-catch语句

　　正常情况下try代码段中语句依次执行，而catch代码段不会被执行；一是出现异常，程序控制权就从try语句转到catch语句，并在catch代码段中进行异常处理。

　　catch语句可以捕获指定的异常。可以在catch语句上加一对括号，在括号中指定希望捕获的异常类型。

    class ExtractExceptionSample
    {
        static void Main()
        {
            try
            {
                Console.Write("请输入整数x:");
                int x = int.Parse(Console.ReadLine());
                Console.Write("请输入整数y:");
                int y = int.Parse(Console.ReadLine());
                int result = 24 / (6 - x) / (x - y) / (y - 2);
                Console.WriteLine("24 / (6 - x) / (x - y) / (y -2) = {0}", result);
            }
            catch (FormatException)
            {
                Console.WriteLine("输入的格式不正确");
            }
            catch (DivideByZeroException)
            {
                Console.WriteLine("分母不能为零");
            }
            catch (Exception)
            {
                Console.WriteLine("其它错误");
            }
         }
    }

　　同时使用多个catch语句时，如果其中两个cathc语句所捕获的异常类存在继承关系，那么要保证捕获派生类的catch语句在前，而捕获基类的catch语句在后。上例中，Exception是所有异常类的基类。

2.2 try-catch-finally语句

　　其中同样可以使用多个catch语句，但finally语句要在所有catch语句的后面，而且只能出现一次。不论程序在执行过程中是否发生异常，finally语句中的代码段总是被执行。

2.3 try-finally语句

　　由于没有catch语句，实际不并不能处理异常。如果发生异常，该异常将在执行完finally代码段之后被抛出。

2.4 throw语句

　　前面介绍的3种语句是用于防止异常出现时程序中止，而throw语句相反，它主动引发一个异常，如果该异常不被捕获将导致程序中止。throw语句的使用格式是在关键字throw之后跟一个异常类型的对象，当程序执行到throw语句时就引发相应的异常，之后的语句不会被执行。throw语句的主要用途是对发生的异常进行描述。

    class ThrowSample
    {
        static void Main()
        {
            ConsoleRW c1 = new ConsoleRW();
            c1.Validate("2004", 5);
        }
    }
    public class ConsoleRW
    {
        public string Read(string sPrompt)
        {
            Console.WriteLine("请输入{0}:", sPrompt);
            return Console.ReadLine();
        }

        public void Write(string sPrompt, string sContent)
        {
            Console.WriteLine("{0}: {1} ", sPrompt, sContent);
        }

        public void Validate(string sPwd, int iCount)
        {
            int i = 0;
            while (Read("密码") != sPwd)
            {
                Console.WriteLine("密码错误！");
                i++;
                if (i > iCount)
                    throw (new Exception("密码错误次数超过限制，您没有系统的访问权限。"));
            }
            Console.WriteLine("通过验证");
        }
    }

　　如果发生多次输入错误，程序的输出将如下：

请输入密码:
20045
密码错误！
请输入密码:
251
密码错误！
请输入密码:
455
密码错误！
请输入密码:
126
密码错误！
请输入密码:
12
密码错误！
请输入密码:
154
密码错误！

未经处理的异常:  System.Exception: 密码错误次数超过限制，您没有系统的访问权限。
   在 P16_7.ConsoleRW.Validate(String sPwd, Int32 iCount) 位置 F:编程学习C#2.0
csharp2P16_7ConsoleRW.cs:行号 29
   在 P16_7.ThrowSample.Main() 位置 F:编程学习C#2.0csharp2P16_7ThrowSample.
cs:行号 13
请按任意键继续. . .

　　如果在try-catch语句或try-catch-finally语句的try代码段中使用了throw语句，而throw语句产生的异常又被之后的catch语句捕获，那么就在该catch代码段中进行相应的异常处理。而在其它情况下，throw语句产生的异常都会导致代码中止，这也包括在catch代码段中使用的throw语句。

3 异常的层次结构

3.1 异常传播

　　当异常在try代码段中被引发时，程序控制权将在异常处理结构中转移，直到找到一个能够处理该异常的catch语句，否则中止程序，这个过程叫做异常传播。异常传播的步骤为：

　　（1）如果当前的异常处理结构中上包含能够处理该异常的catch语句，那么程序控制权就转移给第一个这样的catch语句，异常传播结束。

　　（2）如果没有找到能够处理该异常的catch语句，则程序通过当前的异常处理结构（如果存在finally代码段则执行它）。

　　（3）如果程序到达更外层的一个异常处理结构，则转到第（1）步；

　　（4）如果异常在当前的成员方法中没有得到处理，则当前方法的执行代码被中止；若当前方法是程序所在的进程或线程的主方法，则整个程序结束运行；

　　（5）程序控制权转移给调用当前方法的代码，重复第（1）步。

    class ExceptionPropagateSample
    {
        static void Main()
        {
            try
            {
                OutterMethod(0);
                OutterMethod(1);
                OutterMethod(2);
            }
            catch (Exception)
            {
                Console.WriteLine("发生一般异常");
            }
        }

        public static void OutterMethod(int x)
        {
            if (x == 2)
                throw new Exception();
            try
            {
                MiddleMethod(x);
            }
            catch (ArithmeticException)
            {
                Console.WriteLine("发生算术异常");
            }
        }

        public static void MiddleMethod(int x)
        {
            if (x == 1)
                throw new ArithmeticException();
            try
            {
                InnerMethod(x);
            }
            catch (DivideByZeroException)
            {
                Console.WriteLine("发生除法异常");
            }
        }

        public static void InnerMethod(int x)
        {
            if (x == 0)
                throw new DivideByZeroException();
        }
    }

　　输出结果：

发生除法异常
发生算术异常
发生一般异常
请按任意键继续. . .

3.2 Exception类

　　Exception类是.NET类库中所有其它异常类的基类，即是对所有异常的一般抽象。其构造函数可以不带参数，也可以指定一个字符类型的参数作为描述异常的信息。还可以指定另一个异常对象作为参数构造Exception对象，这表示作为参数的异常对象引发了正在构造的异常对象。

　　（参见Exception类的公用属性）。

　　Exception类还提供了一个公有方法GetBaseException，用于返回异常的根源。因为一个异常可能引发另一个异常，使用该方法可以到异常链中第一个异常对象。如果异常链中只有当前异常对象，那么调用该方法得到的总是对象本身。

　　在catch语句中，除了可以指明要捕获的异常，还可以声明捕获到的异常对象。通过这个对象的属性或方法，就可以得到关于当前异常对象的详细描述。看下面的程序：

    class ExceptionDetailSample
    {
        static void Main()
        {
            try
            {
                OutterMethod(0);
            }
            catch (Exception exp)
            {
                Console.WriteLine("程序运行过程中发生异常。");
                Console.WriteLine("
错误信息:
" + exp.Message);
                Console.WriteLine("
引发对象:
" + exp.Source);
                Console.WriteLine("
帮助文件:
" + exp.HelpLink);
                Console.WriteLine("
内部异常:
" + exp.InnerException);
                Console.WriteLine("
堆栈表示:
" + exp.StackTrace);
                Console.WriteLine("
引发方法:
" + exp.TargetSite.Name);
                Console.WriteLine("
基础异常:
" + exp.GetBaseException());
            }
        }

        public static void OutterMethod(int x)
        {
            if (x == 1)
                throw new Exception("发生一般异常：x不能为1");
            InnerMethod(x);
        }

        public static void InnerMethod(int x)
        {
            if (x == 0)
                throw new ArithmeticException("发生算术异常：x不能为0");
        }
    }

程序运行过程中发生异常。

错误信息:
发生算术异常：x不能为0

引发对象:
P16_9

帮助文件:


内部异常:


堆栈表示:
   在 P16_9.ExceptionDetailSample.InnerMethod(Int32 x) 位置 F:编程学习C#2.0cs
harp2P16_9ExceptionDetailSample.cs:行号 39
   在 P16_9.ExceptionDetailSample.OutterMethod(Int32 x) 位置 F:编程学习C#2.0c
sharp2P16_9ExceptionDetailSample.cs:行号 33
   在 P16_9.ExceptionDetailSample.Main() 位置 F:编程学习C#2.0csharp2P16_9Ex
ceptionDetailSample.cs:行号 14

引发方法:
InnerMethod

基础异常:
System.ArithmeticException: 发生算术异常：x不能为0
   在 P16_9.ExceptionDetailSample.InnerMethod(Int32 x) 位置 F:编程学习C#2.0cs
harp2P16_9ExceptionDetailSample.cs:行号 39
   在 P16_9.ExceptionDetailSample.OutterMethod(Int32 x) 位置 F:编程学习C#2.0c
sharp2P16_9ExceptionDetailSample.cs:行号 33
   在 P16_9.ExceptionDetailSample.Main() 位置 F:编程学习C#2.0csharp2P16_9Ex
ceptionDetailSample.cs:行号 14
请按任意键继续. . .

3.3 其它一些常见的异常类

3.3.1 SystemException类和ApplicationException类

　　它们是Exception的直接派生类中最常用的两个。SystemException类是System命名空间中所有其它异常类的基类，ApplicationException类则表示应用程序发生非致命性错误所引发的异常。和Exception类相比，这两个类并没有提供新的属性或方法。由公共语言运行时引发的异常，通常使用SystemException；而由应用程序自身引发的异常，则通常使用ApplicationException。这只是.NET框架中处理异常的一个建议性的规则，并没有强制性。

3.3.2 与参数有关的异常类

　　ArgumentException类和FormatException类都表示由于传递给方法成员的参数发生错误引发的异常，它们都是SystemException的直接派生类。FormatException类在前面已经出现过，表示参数格式错误；而ArgumentException类则表示参数无效。除了继承的属性之外，ArgumentException类还提供了一个string类型的属性ParamName，表示引发异常的参数名称。

　　ArgumentException还有两个常用的派生类，其中ArgumentNullException表示将空值null作为参数传递给了方法，而ArgumentOutOfRangeException则表示传递给方法的参数值超出了可接受的范围。

　　下面的程序由用户输入年、月、日来构造一个DateTime对象。如果输入的年月日不是整数，则捕获FormatException异常；如果输入超出可接受的范围，则捕获ArgumentOutOfRangeException异常：

    class ArgumentExceptionSample
    {
        static void Main()
        {
            try
            {
                Console.Write("请输入年份：");
                int year = int.Parse(Console.ReadLine());
                Console.Write("请输入月份：");
                int month = int.Parse(Console.ReadLine());
                Console.Write("请输入日期：");
                int day = int.Parse(Console.ReadLine());
                DateTime dt1 = new DateTime(year, month, day);
                Console.WriteLine("输入时间为：" + dt1.ToLongDateString());
            }
            catch (FormatException)
            {
                Console.WriteLine("输入错误：年月日应当是整数");
            }
            catch (ArgumentOutOfRangeException)
            {
                Console.WriteLine("输入错误：不是有效的时间格式");
            }
        }
    }

3.3.3 与成员访问有关的异常类

　　MemberAccessException类表示访问类的成员失败所引发的异常。失败的原因可能是没有足够的访问权限，也可能是要访问的成员根本不存在。例如，在调用代表类Delegate的DynamicInvoke方法时，如果无法访问代表所封装的方法，就会引发MemberAccessException异常。

　　MemberAccessException类的直接派生类有：

　　• FieldAccessException，表示访问字段成员失败所引发的异常；

　　• MethodAccessException，表示访问方法成员失败所引发的异常；

　　• MissingMemberException，表示访问的成员不存在时所引发的异常。

3.3.4 与数组有关的异常

　　当访问的下标超过了数组的长度时，将引发IndexOutOfRangeException异常；如果试图在数组中存储不正确的元素，将引发ArrayTypeMismatchException异常；而如果使用了维数错误的数组，将引发RankException异常。这3个类也都是SystemException的直接派生类。

3.3.5 与内存和磁盘操作有关的异常

　　涉及到内存和磁盘操作时，引发异常的原因就复杂了：既可以是软件本身的错误，也可能是系统硬件的问题。

　　如果程序的运行得不到足够的内存，将引发OutOfMemoryException异常。如果程序引用了内存中的空对象，将引发NullReferenceException异常，该异常类需要和前面介绍的ArgumentNullException类相区别。例如一个对象为空值null，试图调用该对象的字段或方法成员就会引发NullReferenceException异常；而如果将该对象作为一个参数传递给某个方法，而该方法不支持空对象，那么引发的是ArgumentNullException异常。

　　IOException类表示在进行文件输入输出操作时所引发的异常，它的5个直接派生类分别是：

　　• DirectoryNotFoundException，表示没有找到指定的目录而引发的异常；

　　• FileNotFoundException，表示没有找到指定的文件而引发的异常；

　　• EndOfStreamException，表示已经到达流的末尾而引发的异常；

　　• FileLoadException，表示不能加载文件而引发的异常；

　　• PathToolLongException，表示文件或目录的路径名超出规定的长度而引发的异常。

3.3.6 与算术运算有关的异常

　　ArithmeticException类表示与算术运算有达的所有异常类的基类。其派生类有：

　　• DivideByZeroException，表示整数或十进制运算中试图除以零时所引发的异常；

　　• NotFiniteNumberException，表示浮点数运算中出现正负无穷大或非数值时所引发的异常；

　　• OverflowException，表示运算溢出所引发的异常。