第二部分：C#进阶

第4章：异常处理与调试

4.1 异常的捕获与抛出

1. 异常的基本概念

在C#中，**异常（Exception）**是程序运行时发生的错误或意外情况。当异常发生时，程序的正常流程会被中断，转而执行异常处理逻辑。C#提供了结构化异常处理机制，通过try、catch、finally和throw关键字来捕获和处理异常。

2. 异常处理语法

try-catch块
try
{
    // 可能抛出异常的代码
    int result = 10 / int.Parse("0"); // 除以零会抛出DivideByZeroException
}
catch (DivideByZeroException ex)
{
    // 捕获特定类型的异常
    Console.WriteLine($"错误：{ex.Message}");
}
catch (Exception ex)
{
    // 捕获所有其他异常
    Console.WriteLine($"未知错误：{ex.Message}");
}
finally块

无论是否发生异常，finally块中的代码都会执行，通常用于资源清理（如关闭文件或数据库连接）。

FileStream file = null;
try
{
    file = File.Open("test.txt", FileMode.Open);
}
catch (FileNotFoundException ex)
{
    Console.WriteLine($"文件未找到：{ex.Message}");
}
finally
{
    file?.Close(); // 确保文件被关闭
}

3. 抛出异常

使用throw关键字可以主动抛出异常：

if (input < 0)
{
    throw new ArgumentException("输入不能为负数", nameof(input));
}

4. 常见异常类型

  • System.Exception：所有异常的基类。
  • System.NullReferenceException：尝试访问空引用对象的成员。
  • System.IndexOutOfRangeException：数组或集合索引越界。
  • System.IO.IOException：I/O操作错误（如文件读写失败）。
  • System.FormatException：数据格式转换失败（如字符串转数字）。

5. 最佳实践

  1. 捕获特定异常：优先捕获具体的异常类型，而非直接捕获Exception。
  2. 避免空的catch块：至少记录异常信息或执行恢复操作。
  3. 合理使用finally：确保关键资源（如数据库连接）被释放。
  4. 自定义异常：对于业务逻辑错误，可以定义自己的异常类（继承自Exception）。

示例：完整的异常处理流程

try
{
    Console.Write("请输入一个数字：");
    string input = Console.ReadLine();
    int number = int.Parse(input); // 可能抛出FormatException
    if (number < 0)
    {
        throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(number), "数字不能为负数");
    }
    Console.WriteLine($"平方根：{Math.Sqrt(number)}");
}
catch (FormatException)
{
    Console.WriteLine("输入的不是有效数字！");
}
catch (ArgumentOutOfRangeException ex)
{
    Console.WriteLine(ex.Message);
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"未知错误：{ex.Message}");
}
finally
{
    Console.WriteLine("程序执行完毕。");
}

总结

异常处理是编写健壮C#程序的关键部分。通过合理使用try-catch-finally和自定义异常，可以有效管理运行时错误，提升程序的可靠性和用户体验。

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