第11章 程序错误与异常处理

11.1.2 按错误的性质和范围分类 按照错误的性质和范围，一般可以将程序错误分成功 能错误、系统错误、数据错误和代码错误。本书将主 要讨论由代码引起的程序错误。 程序设计中常见的由代码引起的程序错误一般有三种 ：编译错误、运行时错误以及逻辑错误。 1. 编译错误 编译错误是指在编译的过程中出现的错误，它是由于 编写的代码不正确而产生的，如关键字书写错误、括 号不匹配、遗漏句末分号、使用无参方法遗漏小括号 等。
说明： 说明： ① try块包含可能导致异常的代码段，是必选项。 ② catch块包含异常处理代码块，为可选项，可以有 一个或者多个catch块。 ③ finally块包含异常处理后要执行的代码段（总是会 执行），也为可选项，并且只能有一个。但当存在 catch catch块（一个或者多个），finally块可以没有，而没 finally 有catch块时，必须要有finally块。 ④ try...catch...finally的执行过程为：首先执行try块包 含的语句，若没有发现异常，则继续执行finally块包 含的语句，执行完后跳出try结构；若在try块包含的语 句中发现异常，则立即转向执行catch块包含的语句， 然后再执行finally块包含的语句，执行完后跳出try结 构。
在Visual C# 2005中处理异常时，需要在代码中关注三 个部分： （1）可能导致异常的代码段（通常称为抛出异常）— —try块。 （2）当执行代码过程中发生异常时将要执行的代码段 （通常称为捕获异常）——catch块。 （3）异常处理后要执行的代码段（可选的，通常称为 结束块）——finally块。
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11.2.2 调试程序举例 下面通过一个实例来学习使用Visual C# 2005的调试工 具，并且从中学到如何排查前面介绍的程序逻辑错误 的方法。 【例11-1】新建一个Windows应用程序，输入一个百 】 分制整数成绩，首先判断输入是否有效（0～100）， 若无效，则弹出消息框提示“输入错误!”；否则将其 转换成等级制成绩并输出（为简化程序，本例中只分 为及格和不及格两种情况）。
11.3.1 try...catch...finally try...catch...finally为Visual C# 2005的结构化异常处理控制块， 它们都有一个关联的代码块，try...catch...finally的基本形式如下 ： try { // 可能导致异常的代码段 } [catch { // 异常处理代码块 }] [finally { // 异常处理后要执行的代码段 }]
第11章 程序错误与异常处理
异常处理是指解释和响应因程序错误而产生的异常。很多 程序员常常会忽视异常处理的重要性，这会给他们的代码 造成相当大的损害，从而会大大降低产品的质量。本章将 讨论如何在Visual C# 2005中使用异常处理。 本章学习目标： （1）理解错误与调试、错误与异常的概念。 （2）理解常见程序错误的类型。 （3）熟练掌握程序调试的基本方法，以及断点、临时表达 式、单步运行等程序调试工具的使用方法。 （4）熟练掌握.NET框架提供的结构化异常处理的方法。 （5）掌握.NET的异常类及throw语句的使用方法。
11.4.2 throw语句 语句 在第5章（5.5.5小节）中介绍过，throw语句用于发出 在程序执行期间出现异常的信号，通常throw语句与 try...catch或 try...finally语句一起使用。当引发异常时 ，程序查找处理此异常的catch语句，也可以用throw 语句重新引发已捕获的异常。 1. 使用内置异常类抛出异常 2. 自定义异常类
11.2 程序调试
所谓程序调试，是将编制的程序投入实际运行前，用手工 或编译程序等方法进行测试，修正语法错误和逻辑错误的 过程。这是保证程序正确性必不可少的步骤。 11.2.1 程序调试工具 Visual C# 2005提供的程序调试工具包括断点、临时表达式 、单步运行等，打开【调试】菜单，如下图所示。
图11-15 try...catch...finally的执行过程 从图中可以看出，finally块总是会被执行。
11.3.2 异常处理程序举例 【例11-2】已知一个数组中有10个元素，其值分别为0 】 ，1，4，9，16，……，81。创建一个Windows应用程 序，输入数组元素的下标，然后通过下标访问并输出 相应的数组元素。要求使用try...catch...finally结构处 理输入下标越界的情况，并在finally块中清除输入的 数据，等待多次输出。 在一个大型的程序中，出现异常是难免的，如果每次 都终止程序的运行，显然是不合理的。因此，要养成 良好的编程习惯，在可能出现异常的代码中，使用异 常处理，以提高产品的质量。
2. 运行时错误 运行时的错误是指程序在运行期间执行了非法操作或 操作失败，例如：打开的文件没有找到、磁盘空间不 足、数组下标越界、除法运算中除数为零等。这种错 误往往在编译时难以发现，只有在运行时才能表现出 来。 3. 逻辑错误 逻辑错误是当程序未按照预定方式执行而产生的错误 ，逻辑错误在编译时、运行时都检查不出来，但是达 不到预期的执行结果。这种错误最难以排查，需要仔 细分析并借助调试工具才能查出并改正。
11.4 异常类
11.4.1 异常基类 Microsoft在.NET Framework中定义了大量的异常基类 ，如下图所示的类结构图显示了其中的一些异常基类 ，给出了异常类大致的结构模式。
通常对于.NET类来说，一般的异常类System.Exception派生于 System.Object，通常不在代码中抛出System.Exception对象，因 为它无法确定错误情况的本质。 在异常类层次结构图中有两个非常重要的类，它们均派生于 System.Exception： （1）System.SystemException。 System.SystemException异常类通常由.NET运行库抛出，也可以 由应用程序抛出。例如，如果.NET运行库检测到堆栈已满，就 会抛出StackOverflowException；如果检测到调用方法时参数不 正确，则用户可以在自己的代码中选择抛出ArgumentException 或其子类。System.SystemException的子类包括表示致命错误和 非致命错误的异常。 （2）System.ApplicationException。 System.ApplicationException异常类是一个第三方定义的异常类 。如果用户自己定义的异常覆盖了应用程序所独有的错误情况 ，就应当使它们直接或间接的派生于异常类 System.ApplicationException。
小结 调试是编写完美程序的重要步骤和手段，异常处理是避免应用 程序出错的一道“防火墙”。为减少调试过程中的麻烦，应养 成良好的编程习惯，如使用合适的变量声明、适当的添加注释 、模块化编程等，这样在调试程序时会事半功倍。 本章首先讨论了三种常见的程序错误：编译错误、运行时错误 、逻辑错误以及如何利用调试工具调试应用程序。接下来介绍 了程序异常处理的方法，结构化异常处理try…catch…finally控制 结构。 重点及难点： （1）错误与调试、错误与异常的概念及常见程序错误的类型。 （2）程序调试的基本方法，以及断点、临时表达式、单步运行 等程序调试工具的使用方法。 （3）结构化异常处理try…catch…finally控制结构及其实现方法 。 （4）.NET的异常类及throw语句的使用方法。
表11-4 常用的异常类
异常类 AccessException ArgumentException ArgumentNullException ArgumentOutOfRangeException IndexOutOfRangeException FileNotFoundException EndOfStreamException DirectoryNotFoundException NullReferenceException 说明 访问类的方法或数据时出错 传给方法的参数是无效的 参数是空的 参数越界 数组下标越界 文件没有找到 访问超出了流入数据（或文件）的末端 目录没有找到 对象变量没有初始化成一个实际的值
11.3 结构化异常处理
错误是指在执行代码过程中发生的事件，它中断或干 扰代码的正常流程并创建异常对象。当程序中的错误 中断流程时，该程序将尝试寻找异常处理程序（一段 告诉程序如何对错误做出响应的代码），以帮助程序 恢复流程。换句话说，错误是一个事件，而异常是该 事件创建的对象。 .NET框架提供一种标准的错误报告机制称为结构化异 常处理。这种机制依赖于应用中报告错误的异常。在 .NET中，异常是一些提供错误信息的类，程序员可以 用某种方式编写代码监视异常的发生，然后以一种适 当的方法处理异常。
11.1 程序错误的分类
程序错误是指在执行程序代码的过程中，影响程序正常执行的 异常现象。 11.1.1 按错误的影响和后果分类 按照错误的影响和后果，一般可以将程序错误分为较小错误、 中等错误、严重错误和最严重错误。 （1）较小错误：较小错误是指不影响程序的正常运行的错误， 例如只对系统输出有一些非实质性影响的情况。 （2）中等错误：中等错误是指对系统的运行有局部影响。例如 输出的某些数据有错误或出现冗余的情况等。 （3）严重错误：严重错误是指系统的行为因错误的干扰而出现 明显不合情理的现象；系统运行不可跟踪，一时不能掌握其规 律，时好时坏等情况。 （4）最严重错误：最严重错误造成的后果非常严重，例如系统 运行中突然停机，系统无法软启动；或是系统运行导致环境破 坏；甚至造成事故，引起生命、财产的损失等情况。
说明： 说明：ArgumentOutOfRangeException和 IndexOutOfRangeException异常类都属于 OutOfRange，即下标出界，输出的错误都是“索引超 出范围”。但两者是有区别的，其中 ArgumentOutOfRangeException异常当调用某个方法 ，如果在传递给该方法的参数中至少有一个不为空引 用且不包含有效值时引发；而 IndexOutOfRangeException异常则是当访问索引超出 数组界限的数组元素时引发，并且 IndexOutOfRangeException异常类是一个不可继承的 类（密封类）。