C# 图解教程 第5版 —— 第23章 异常

23.1 什么是异常

​ 异常是程序中的运行时错误，它违反了系统约束或应用程序约束，或是正常操作时不会发生的状况。如果程序没有提供处理异常的代码，系统会挂起这个程序。例如，下面的代码在试图用 0 除一个数时抛出一个异常：

​ 在没有异常处理程序的情况下，应用程序将停止（或者崩溃），并向用户显示非常不友好的错误消息。异常处理的目标是通过以下操作来响应异常：

1. 在有限的几种情况下采取纠正措施，让应用程序继续运行。
2. 记录有关异常的信息，以便开发团队可以解决该问题。
3. 清理任何外部资源，例如可能保持打开的数据库连接。
4. 向用户显示友好的信息。

23.2 try 语句

​ try 语句用来指明为避免出现异常而被保护的代码段，并在发生异常时提供代码处理。其包含 3 个部分组成：

1. try 块。
2. catch 子句。
3. finally 块。

图23.1 try 语句的结构

处理异常

​ 将上述代码段放在一个 try 块中，并提供一个简单的 catch 子句来捕获并处理异常。

23.3 异常类

​ BCL 定义了许多异常类，每一个类代表一种指定的异常类型。当一个异常发生时，CLR 创建该类型的异常对象并寻找适当的 catch 子句以处理它。

​ 所有异常类都派生自 System.Exception 类，System.Exception 类派生自 System.Object 类。

图23.2 异常层次的结构

​ 异常对象含有只读属性，该属性提供有助于调试应用程序的异常信息。

表23.1 异常对象的一部分属性

23.4 catch 子句

​ catch 子句处理异常，有如下 4 种形式：

图23.3 catch 子句的 4 种形式

• 一般 catch 子句（形式 1）：能接受任何异常，但不确定引发异常的异常类型，只能进行普通处理和清理。
• 特定 catch 子句（形式 2）：把一个异常类的名称作为参数，匹配指定类或派生自它的异常类的异常。
• 带对象的特定 catch 子句（形式 3、4）：提供的异常信息最多，可以在 catch 子句块内部访问异常变量的属性，以获取异常的详细信息。

23.5 异常过滤器

​ 形式 4 的 catch 子句是在 C# 6.0 中添加的，相较于形式 3，异常对象还需满足特定条件，该条件被称为过滤器。这允许程序员编写更小、更专一的异常处理程序，而无需再单个处理程序中包含大量 if 语句。

​ 有关 when 子句的重要特征如下：

• 必须包含谓词表达式（返回值为 true 或 false）。
• 不能是异步的。
• 不应使用任何需要长时间运行的操作。
• 谓词表达式中发生的异常会被忽略。

23.6 catch 子句段

​ catch 子句段可以包含多个 catch 子句。

图23.4 try 语句的 catch 子句段结构

​ 当发生异常时，系统按顺序搜索 catch 子句的列表，第一个匹配该异常对象类型的 catch 子句被执行。

• catch 子句必须以特定顺序排列。最特定的异常类型排第一，最普通的类型排最后。
• 如果有一个一般 catch 子句，则必须放在最后一个。
• 不鼓励使用一般 catch 子句，因为它允许程序继续执行从而隐藏了特定错误，让程序处于一种位置的状态。

23.7 finally 块

​ 如果程序的控制流进入了带 finally 块的 try 语句，那么 finally 始终会被执行。

图23.5 finally 块的执行

​ 即是 try 块中有 return 语句，或在 catch 块中抛出一个异常，finally 块也总是会在返回到调用代码之前执行。

​ 上述代码在 inVal 值为 5 时也会打印 finally 块中的语句。

23.8 为异常寻找处理程序

​ 当程序抛出异常时，系统查看该程序是否提供了异常处理程序，具体流程如下：

• 如果在 try 块内发生了异常，系统会查看是否有任何一个 catch 子句能处理该异常。
• 如果找到了适当的 catch 子句：
  1. 该 catch 子句被执行。
  2. 如果有 finally 块，那么它被执行；否则，继续在最后一个 catch 子句之后执行。

图23.6 在当前 try 语句中有处理程序的异常

23.9 进一步搜索

​ 如果异常在一个没有被 try 语句保护的代码段抛出，或者如果 try 语句没有匹配的异常处理程序，系统将不得不进一步寻找匹配的处理程序。即，按顺序搜索调用栈，查看是否存在带匹配的处理程序的封装 try 块。

​ 如果异常发生在 Method2 内的 try 块内部，系统会执行如下操作：

1. 首先查看 Method2 是否有能处理该异常的异常处理程序：
   • 如果有，Method2 处理，程序继续执行。
   • 否则，系统沿着调用栈找到 Method1，搜寻适当的处理程序。
2. 如果 Method1 有一个适当的 catch 子句，那么系统将：
   • 回到栈顶，即 Method2 处。
   • 执行 Method2 的 finally 块，并将 Method2 弹出栈。
   • 执行 Method1 的 catch 子句和 finally 块。
3. 如果 Method1 没有适当的 catch 子句，系统继续搜索调用栈。

图23.7 搜索调用栈

23.9.1 一般法则

图23.8 处理异常的一般法则

23.9.2 搜索调用栈的示例（*）

23.10 抛出异常

​ 使用 throw 语句使代码显示抛出异常，throw 语句的语法如下：

​ 下面的代码在 try 块中进行参数 null 检查，创建并抛出 ArgumentNullException 异常。该实例在 catch 语句中被捕获，错误被打印出来。

23.11 不带异常对象的抛出

​ throw 语句可以在 catch 块内部不带异常对象使用。

• 该形式重新抛出当前异常，系统会继续搜索，为该异常寻找另外的处理程序。
• 这种形式只能用在 catch 语句内部。

23.12 throw 表达式

​ 代码中有些地方不允许使用语句，而只能使用表达式。C# 7.0 后，可以在只能应用表达式的地方使用 throw 表达式，其语法和 throw 语句相同。