第七章 異常處理

通用語言運(yùn)行時（CLR）具有的一個很大的優(yōu)勢為，異常處理是跨語言被標(biāo)準(zhǔn)化的。一個在C#中所引發(fā)的異常可以在
Visual Basic客戶中得到處理。不再有 HRESULTs 或者 ISupportErrorInfo 接口。
盡管跨語言異常處理的覆蓋面很廣，但這一章完全集中討論C#異常處理。你稍為改變編譯器的溢出處理行為，接著有
趣的事情就開始了：你處理了該異常。要增加更多的手段，隨后引發(fā)你所創(chuàng)建的異常。

7.1 校驗(checked)和非校驗(unchecked)語句
當(dāng)你執(zhí)行運(yùn)算時，有可能會發(fā)生計算結(jié)果超出結(jié)果變量數(shù)據(jù)類型的有效范圍。這種情況被稱為溢出，依據(jù)不同的編程
語言，你將被以某種方式通知——或者根本就沒有被通知。（C++程序員聽起來熟悉嗎？）
那么，C#如何處理溢出的呢？ 要找出其默認(rèn)行為，請看我在這本書前面提到的階乘的例子。（為了方便其見，前面
的例子再次在清單 7.1 中給出）

清單 7.1 計算一個數(shù)的階乘

1: using System;
2:
3: class Factorial
4: {
5: public static void Main(string[] args)
6: {
7: long nFactorial = 1;
8: long nComputeTo = Int64.Parse(args[0]);
9:
10: long nCurDig = 1;
11: for (nCurDig=1;nCurDig <= nComputeTo; nCurDig++)
12: nFactorial *= nCurDig;
13:
14: Console.WriteLine("{0}! is {1}",nComputeTo, nFactorial);
15: }
16: }

當(dāng)你象這樣使用命令行執(zhí)行程序時
factorial 2000

結(jié)果為0，什么也沒有發(fā)生。因此，設(shè)想C#默默地處理溢出情況而不明確地警告你是安全的。
通過給整個應(yīng)用程序（經(jīng)編譯器開關(guān)）或于語句級允許溢出校驗，你就可以改變這種行為。以下兩節(jié)分別解決一種方
案。
7.1.1 給溢出校驗設(shè)置編譯器
如果你想給整個應(yīng)用程序控制溢出校驗，C#編譯器設(shè)置選擇是正是你所要找的。默認(rèn)地，溢出校驗是禁用的。要明確
地要求它，運(yùn)行以下編譯器命令：
csc factorial.cs /checked+

現(xiàn)在當(dāng)你用2000參數(shù)執(zhí)行應(yīng)用程序時，CLR通知你溢出異常（見圖 7.1）。

圖 7.1　允許了溢出異常，階乘代碼產(chǎn)生了一個異常。

　　按ＯＫ鍵離開對話框揭示了異常信息：
Exception occurred: System.OverflowException
at Factorial.Main(System.String[])

　　現(xiàn)在你了解了溢出條件引發(fā)了一個 System.OverflowException異常。下一節(jié)，在我們完成語法校驗之后，如何捕獲并
處理所出現(xiàn)的異常？
7.1.2　語法溢出校驗
　　如果你不想給整個應(yīng)用程序允許溢出校驗，僅給某些代碼段允許校驗，你可能會很舒適。對于這種場合，你可能象清
單7.2中顯示的那樣，使用校驗語句。

清單 7.2　　階乘計算中的溢出校驗

1: using System;
2:
3: class Factorial
4: {
5: public static void Main(string[] args)
6: {
7: long nFactorial = 1;
8: long nComputeTo = Int64.Parse(args[0]);
9:
10: long nCurDig = 1;
11:
12: for (nCurDig=1;nCurDig <= nComputeTo; nCurDig++)
13: checked { nFactorial *= nCurDig; }
14:
15: Console.WriteLine("{0}! is {1}",nComputeTo, nFactorial);
16: }
17: }

　　甚至就如你運(yùn)用標(biāo)志 checked-編譯了該代碼，在第13行中，溢出校驗仍然會對乘法實(shí)現(xiàn)檢查。錯誤信息保持一致。

　　顯示相反行為的語句是非校驗（unchecked ）。甚至如果允許了溢出校驗（給編譯器加上checked+標(biāo)志），被
unchecked 語句所括住的代碼也將不會引發(fā)溢出異常：

unchecked
{
nFactorial *= nCurDig;
}



7.2 　異常處理語句
　　既然你知道了如何產(chǎn)生一個異常（你會發(fā)現(xiàn)更多的方法，相信我），仍然存在如何處理它的問題。如果你是一個 C++
WIN32 程序員，肯定熟悉SEH（結(jié)構(gòu)異常處理）。你將從中找到安慰，Ｃ＃中的命令幾乎是相同的，而且它們也以相似的方
式運(yùn)作。

The following three sections introduce C#'s exception-handling statements:
以下三節(jié)介紹了Ｃ＃的異常處理語句：

。用 try-catch 捕獲異常
。用try-finally 清除異常
。用try-catch-finally 處理所有的異常

7.2.1 　使用 try 和 catch捕獲異常
　　你肯定會對一件事非常感興趣——不要提示給用戶那令人討厭的異常消息，以便你的應(yīng)用程序繼續(xù)執(zhí)行。要這樣，你
必須捕獲（處理）該異常。
這樣使用的語句是try 和 catch。try包含可能會產(chǎn)生異常的語句，而catch處理一個異常，如果有異常存在的話。清
單7.3 用try 和 catch為OverflowException 實(shí)現(xiàn)異常處理。

清單7.3 捕獲由Factorial Calculation引發(fā)的OverflowException 異常

1: using System;
2:
3: class Factorial
4: {
5: public static void Main(string[] args)
6: {
7: long nFactorial = 1, nCurDig=1;
8: long nComputeTo = Int64.Parse(args[0]);
9:
10: try
11: {
12: checked
13: {
14: for (;nCurDig <= nComputeTo; nCurDig++)
15: nFactorial *= nCurDig;
16: }
17: }
18: catch (OverflowException oe)
19: {
20: Console.WriteLine("Computing {0} caused an overflow exception", nComputeTo);
21: return;
22: }
23:
24: Console.WriteLine("{0}! is {1}",nComputeTo, nFactorial);
25: }
26: }

為了說明清楚，我擴(kuò)展了某些代碼段，而且我也保證異常是由checked 語句產(chǎn)生的，甚至當(dāng)你忘記了編譯器設(shè)置時。
正如你所見，異常處理并不麻煩。你所有要做的是：在try語句中包含容易產(chǎn)生異常的代碼，接著捕獲異常，該異常在
這個例子中是OverflowException類型。無論一個異常什么時候被引發(fā)，在catch段里的代碼會注意進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br>如果你不事先知道哪一種異常會被預(yù)期，而仍然想處于安全狀態(tài)，簡單地忽略異常的類型。

try
{
...
}
catch
{
...
}

但是，通過這個途徑，你不能獲得對異常對象的訪問，而該對象含有重要的出錯信息。一般化異常處理代碼象這樣：

try
{
...
}
catch(System.Exception e)
{
...
}

注意，你不能用ref或out 修飾符傳遞 e 對象給一個方法，也不能賦給它一個不同的值。

7.2.2 使用 try 和 finally 清除異常
如果你更關(guān)心清除而不是錯誤處理， try 和 finally 會獲得你的喜歡。它不僅抑制了出錯消息，而且所有包含在
finally 塊中的代碼在異常被引發(fā)后仍然會被執(zhí)行。
盡管程序不正常終止，但你還可以為用戶獲取一條消息，如清單 7.4 所示。

清單 7.4 在finally 語句中處理異常

1: using System;
2:
3: class Factorial
4: {
5: public static void Main(string[] args)
6: {
7: long nFactorial = 1, nCurDig=1;
8: long nComputeTo = Int64.Parse(args[0]);
9: bool bAllFine = false;
10:
11: try
12: {
13: checked
14: {
15: for (;nCurDig <= nComputeTo; nCurDig++)
16: nFactorial *= nCurDig;
17: }
18: bAllFine = true;
19: }
20: finally
21: {
22: if (!bAllFine)
23: Console.WriteLine("Computing {0} caused an overflow exception", nComputeTo);
24: else
25: Console.WriteLine("{0}! is {1}",nComputeTo, nFactorial);
26: }
27: }
28: }

通過檢測該代碼，你可能會猜到，即使沒有引發(fā)異常處理，finally也會被執(zhí)行。這是真的——在finally中的代碼總
是會被執(zhí)行的，不管是否具有異常條件。為了舉例說明如何在兩種情況下提供一些有意義的信息給用戶， 我引進(jìn)了新變量
bAllFine。bAllFine告訴finally 語段，它是否是因為一個異常或者僅是因為計算的順利完成而被調(diào)用。
作為一個習(xí)慣了SEH程序員，你可能會想，是否有一個與__leave 語句等價的語句，該語句在C++中很管用。如果你還
不了解，在C++中的__leave 語句是用來提前終止 try 語段中的執(zhí)行代碼，并立即跳轉(zhuǎn)到finally 語段 。
壞消息， C# 中沒有__leave 語句。但是，在清單 7.5 中的代碼演示了一個你可以實(shí)現(xiàn)的方案。

清單 7.5 從 try語句 跳轉(zhuǎn)到finally 語句

1: using System;
2:
3: class JumpTest
4: {
5: public static void Main()
6: {
7: try
8: {
9: Console.WriteLine("try");
10: goto __leave;
11: }
12: finally
13: {
14: Console.WriteLine("finally");
15: }
16:
17: __leave:
18: Console.WriteLine("__leave");
19: }
20: }


當(dāng)這個應(yīng)用程序運(yùn)行時，輸出結(jié)果為

try
finally
__leave

一個 goto 語句不能退出 一個finally 語段。甚至把 goto 語句放在 try 語句 段中，還是會立即返回控制到
finally 語段。因此，goto 只是離開了 try 語段并跳轉(zhuǎn)到finally 語段。直到 finally 中的代碼完成運(yùn)行后，才能到達(dá)
__leave 標(biāo)簽。按這種方式，你可以模仿在SEH中使用的的__leave 語句。
順便地，你可能懷疑goto 語句被忽略了，因為它是try 語句中的最后一條語句，并且控制自動地轉(zhuǎn)移到了
finally 。為了證明不是這樣，試把goto 語句放到Console.WriteLine 方法調(diào)用之前。盡管由于不可到達(dá)代碼你得到了編
譯器的警告，但是你將看到goto語句實(shí)際上被執(zhí)行了，且沒有為 try 字符串產(chǎn)生的輸出。

7.2.3 使用try-catch-finally處理所有異常
應(yīng)用程序最有可能的途徑是合并前面兩種錯誤處理技術(shù)——捕獲錯誤、清除并繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)用程序。所有你要做的是在
出錯處理代碼中使用 try 、catch 和 finally語句。清單 7.6 顯示了處理零除錯誤的途徑。

清單 7.6 實(shí)現(xiàn)多個catch 語句

1: using System;
2:
3: class CatchIT
4: {
5: public static void Main()
6: {
7: try
8: {
9: int nTheZero = 0;
10: int nResult = 10 / nTheZero;
11: }
12: catch(DivideByZeroException divEx)
13: {
14: Console.WriteLine("divide by zero occurred!");
15: }
16: catch(Exception Ex)
17: {
18: Console.WriteLine("some other exception");
19: }
20: finally
21: {
22: }
23: }
24: }

這個例子的技巧為，它包含了多個catch 語句。第一個捕獲了更可能出現(xiàn)的DivideByZeroException異常，而第二個
catch語句通過捕獲普通異常處理了所有剩下來的異常。
你肯定總是首先捕獲特定的異常，接著是普通的異常。如果你不按這個順序捕獲異常，會發(fā)生什么事呢？清單7.7中的
代碼有說明。

清單7.7 順序不適當(dāng)?shù)?catch 語句

1: try
2: {
3: int nTheZero = 0;
4: int nResult = 10 / nTheZero;
5: }
6: catch(Exception Ex)
7: {
8: Console.WriteLine("exception " + Ex.ToString());
9: }
10: catch(DivideByZeroException divEx)
11: {
12: Console.WriteLine("never going to see that");
13: }


編譯器將捕獲到一個小錯誤，并類似這樣報告該錯誤：
wrongcatch.cs(10,9): error CS0160: A previous catch clause already
catches all exceptions of this or a super type ('System.Exception')

最后，我必須告發(fā)CLR異常與SEH相比時的一個缺點(diǎn)（或差別）：沒有 EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION標(biāo)識符的等價
物，它在SEH異常過濾器中很有用。基本上，EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION 允許你重新執(zhí)行負(fù)責(zé)異常的代碼片段。在重
新執(zhí)行之前，你有機(jī)會更改變量等。我個人特別喜歡的技術(shù)為，使用訪問違例異常，按需要實(shí)施內(nèi)存分配。


7.3 引發(fā)異常
當(dāng)你必須捕獲異常時，其他人首先必須首先能夠引發(fā)異常。而且，不僅其他人能夠引發(fā)，你也可以負(fù)責(zé)引發(fā)。其相當(dāng)
簡單：

throw new ArgumentException("Argument can't be 5");
你所需要的是throw 語句和一個適當(dāng)?shù)漠惓ｎ悺Ｎ乙呀?jīng)從表7.1提供的清單中選出一個異常給這個例子。

表 7.1 Runtime提供的標(biāo)準(zhǔn)異常


異常類型 描述

Exception 所有異常對象的基類
SystemException 運(yùn)行時產(chǎn)生的所有錯誤的基類
IndexOutOfRangeException 當(dāng)一個數(shù)組的下標(biāo)超出范圍時運(yùn)行時引發(fā)
NullReferenceException 當(dāng)一個空對象被引用時運(yùn)行時引發(fā)
InvalidOperationException 當(dāng)對方法的調(diào)用對對象的當(dāng)前狀態(tài)無效時，由某些方法引發(fā)
ArgumentException 所有參數(shù)異常的基類
ArgumentNullException 在參數(shù)為空（不允許）的情況下，由方法引發(fā)
ArgumentOutOfRangeException 當(dāng)參數(shù)不在一個給定范圍之內(nèi)時，由方法引發(fā)
InteropException 目標(biāo)在或發(fā)生在CLR外面環(huán)境中的異常的基類
ComException 包含COM 類的HRESULT信息的異常
SEHException 封裝win32 結(jié)構(gòu)異常處理信息的異常

然而，在catch語句的內(nèi)部，你已經(jīng)有了隨意處置的異常，就不必創(chuàng)建一個新異常。可能在表7.1 中的異常沒有一個符
合你特殊的要求——為什么不創(chuàng)建一個新的異常？在即將要學(xué)到小節(jié)中，都涉及到這兩個話題。

7.3.1 重新引發(fā)異常
當(dāng)處于一個catch 語句的內(nèi)部時，你可能決定引發(fā)一個目前正在再度處理的異常，留下進(jìn)一步的處理給一些外部的
try-catch 語句。該方法的例子如 清單7.8所示。

清單 7.8 重新引發(fā)一個異常

1: try
2: {
3: checked
4: {
5: for (;nCurDig <= nComputeTo; nCurDig++)
6: nFactorial *= nCurDig;
7: }
8: }
9: catch (OverflowException oe)
10: {
11: Console.WriteLine("Computing {0} caused an overflow exception", nComputeTo);
12: throw;
13: }

注意，我不必規(guī)定所聲明的異常變量。盡管它是可選的，但你也可以這樣寫：
throw oe;
現(xiàn)在有時還必須留意這個異常。

7.3.2 創(chuàng)建自己的異常類
盡管建議使用預(yù)定義的異常類，但對于實(shí)際場合，創(chuàng)建自己的異常類可能會方便。創(chuàng)建自己的異常類，允許你的異常
類的使用者根據(jù)該異常類采取不同的手段。
在清單 7.9 中出現(xiàn)的異常類 MyImportantException遵循兩個規(guī)則：第一，它用Exception結(jié)束類名。第二，它實(shí)現(xiàn)了
所有三個被推薦的通用結(jié)構(gòu)。你也應(yīng)該遵守這些規(guī)則。
清單 7.9 實(shí)現(xiàn)自己的異常類 MyImportantException

1: using System;
2:
3: public class MyImportantException:Exception
4: {
5: public MyImportantException()
6: :base() {}
7:
8: public MyImportantException(string message)
9: :base(message) {}
10:
11: public MyImportantException(string message, Exception inner)
12: :base(message,inner) {}
13: }
14:
15: public class ExceptionTestApp
16: {
17: public static void TestThrow()
18: {
19: throw new MyImportantException("something bad has happened.");
20: }
21:
22: public static void Main()
23: {
24: try
25: {
26: ExceptionTestApp.TestThrow();
27: }
28: catch (Exception e)
29: {
30: Console.WriteLine(e);
31: }
32: }
33: }

正如你所看到的，MyImportantException 異常類不能實(shí)現(xiàn)任何特殊的功能，但它完全基于System.Exception類。程序
的剩余部分測試新的異常類，給System.Exception 類使用一個catch 語句。
如果沒有特殊的實(shí)現(xiàn)而只是給MyImportantException定義了三個構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建它又有什么意義呢？它是一個重要的
類型——你可以在catch語句中使用它，代替更為普通的異常類。可能引發(fā)你的新異常的客戶代碼可以按規(guī)定的catch代碼
發(fā)揮作用。
當(dāng)使用自己的名字空間編寫一個類庫時，也要把異常放到該名字空間。盡管它并沒有出現(xiàn)在這個例子中，你還是應(yīng)該
使用適當(dāng)?shù)膶傩裕瑸閿U(kuò)展了的錯誤信息擴(kuò)充你的異常類。

7.4 異常處理的“要”和“不要”
作為最后的忠告之語，這里是對異常引發(fā)和處理所要做和不要做的清單：
。當(dāng)引發(fā)異常時，要提供有意義的文本。
。要引發(fā)異常僅當(dāng)條件是真正異常；也就是當(dāng)一個正常的返回值不滿足時。
。如果你的方法或?qū)傩员粋鬟f一個壞參數(shù)，要引發(fā)一個ArgumentException異常。
。當(dāng)調(diào)用操作不適合對象的當(dāng)前狀態(tài)時，要引發(fā)一個 InvalidOperationException異常。
。要引發(fā)最適合的異常。
。要使用鏈接異常，它們允許你跟蹤異常樹。
。不要為正常或預(yù)期的錯誤使用異常。
。不要為流程的正常控制使用異常。
。不要在方法中引發(fā) NullReferenceException或IndexOutOfRangeException異常。

7.5 小結(jié)
這一章由介紹溢出校驗開始。你可以使用編譯器開關(guān)（默認(rèn)是關(guān)），使整個應(yīng)用程序允許或禁止溢出校驗。如果需要
微調(diào)控制，你可以使用校驗和非校驗語句，它允許你使用或不使用溢出校驗來執(zhí)行一段代碼，盡管沒有給應(yīng)用程序設(shè)置開
關(guān)。
當(dāng)發(fā)生溢出時，一個異常就被引發(fā)了。如何處理異常取決于你。我提出了各種途徑，包括你最有可能貫穿整個應(yīng)用程
序使用的：try、catch 和finally 語句。在伴隨的多個例子中，你學(xué)到了它與WIN32結(jié)構(gòu)異常處理（SEH）的差別。
異常處理是給類的用戶； 然而，如果你負(fù)責(zé)創(chuàng)建新的類，就可以引發(fā)異常。有多種選擇：引發(fā)早已捕獲的異常，引發(fā)
存在的框架異常，或者按規(guī)定的實(shí)際目標(biāo)創(chuàng)建新的異常類。
最后，你需要閱讀引發(fā)和處理異常的各種“要”和“不要”。