C# 异常处理全解析

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在 C# 编程中，异常处理是一项至关重要的技术，它能够确保程序在面对各种意外情况时仍能稳定运行。本文将深入探讨 C# 异常处理的相关知识。

一、什么是异常

异常是程序在运行过程中发生的错误或意外情况。当程序执行遇到无法正常处理的状况时，就会抛出一个异常，以通知程序出现了问题。异常是一种特殊的事件，若不加以捕获和处理，程序可能会崩溃或意外终止。常见的异常类型有：

DivideByZeroException：当进行除法运算时，若除数为零，就会抛出此异常。

NullReferenceException：尝试访问空引用对象的成员或调用空引用对象的方法时，会引发该异常。

IndexOutOfRangeException：在访问数组、集合等具有索引的对象时，如果索引超出了有效范围，就会抛出此异常。

FileNotFoundException：当试图访问一个不存在的文件时，会出现这个异常。

二、为何需要异常处理

在程序编写过程中，错误的发生难以完全避免。例如，用户可能会输入不符合预期的数据，网络连接可能会突然中断，文件可能在运行时丢失等。倘若不对这些异常情况进行处理，程序就会直接崩溃，这将给用户带来极差的体验。通过异常处理，我们可以实现以下几点：

捕获异常：在检测到错误时，防止程序立即崩溃，使程序有机会进行后续处理。

处理异常：针对不同类型的异常，采取相应的措施，让程序能够继续运行，或者以友好的方式退出。

提供反馈：向用户展示有用的错误信息，这不仅有助于用户了解问题所在，也方便开发者进行调试和程序改进。

三、异常处理的关键字

C# 中异常处理主要借助以下关键字来实现：

try：用于包裹可能产生异常的代码块。在try块中执行的代码，一旦出现异常，就会被后续的catch块捕获。

catch：负责捕获try块中抛出的异常，并对其进行相应的处理。可以根据不同的异常类型，编写多个catch块来分别处理。

finally：无论try块中是否发生异常，finally块中的代码都会被执行。通常用于执行一些资源清理操作，比如关闭文件、释放数据库连接等。

throw：允许开发者主动抛出一个异常，以便在特定的业务逻辑下，通知程序出现了需要特殊处理的情况。

四、异常处理的基本结构

C# 异常处理的基本结构如下：

try
{
    // 可能产生异常的代码
}
catch (ExceptionType ex)
{
    // 对异常进行处理的代码
}
finally
{
    // 无论是否发生异常，都会执行的代码
}

在这个结构中：

try块包含了可能会引发异常的代码段。

catch块紧跟在try块之后，用于捕获并处理特定类型的异常。ExceptionType表示要捕获的异常类型，ex是一个异常对象，通过它可以获取异常的详细信息。

finally块是可选的，它里面的代码无论try块中是否发生异常，都会被执行。常用于执行一些必须执行的清理操作，确保资源的正确释放。

五、实例解析异常和异常处理

5.1 未处理异常的情况

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int a = 10;
        int b = 0;
        int result = a / b; // 除以零，抛出异常
        Console.WriteLine("结果是：" + result);
    }
}

在这段代码中，由于进行了除以零的操作，会抛出DivideByZeroException异常。由于没有对该异常进行处理，程序会直接崩溃，并输出异常信息：Unhandled Exception: System.DivideByZeroException: Attempted to divide by zero.

5.2 使用异常处理

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int a = 10;
        int b = 0;
        try
        {
            int result = a / b; // 可能引发异常的代码
            Console.WriteLine("结果是：" + result);
        }
        catch (DivideByZeroException ex)
        {
            Console.WriteLine("发生错误：不能除以零！");
            // 可以根据需要输出异常信息
            // Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

在这个例子中，try块包含了可能发生异常的代码int result = a / b;。当b为零时，会抛出DivideByZeroException异常。catch块捕获到该异常，并执行其中的代码，输出提示信息发生错误：不能除以零！。此时程序不会崩溃，可以继续执行后续的代码。

5.3 使用finally块

using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main()
    {
        StreamReader sr = null;
        try
        {
            sr = new StreamReader("test.txt");
            string content = sr.ReadToEnd();
            Console.WriteLine(content);
        }
        catch (FileNotFoundException ex)
        {
            Console.WriteLine("文件未找到！");
        }
        finally
        {
            // 无论是否发生异常，都要关闭文件
            if (sr!= null)
            {
                sr.Close();
                Console.WriteLine("文件已关闭。");
            }
        }
    }
}

在这段代码中，try块尝试读取文件test.txt。如果文件不存在，会抛出FileNotFoundException异常，并被catch块捕获。finally块中的代码会在try和catch块执行完后执行，用于关闭文件等清理操作。即使发生异常，finally块仍然会执行，确保文件资源被正确释放。

5.4 使用throw关键字

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        try
        {
            CheckAge(15);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine("错误：" + ex.Message);
        }
    }

    static void CheckAge(int age)
    {
        if (age < 18)
        {
            throw new Exception("未成年人禁止入内！");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("欢迎光临！");
        }
    }
}

在CheckAge方法中，如果age小于 18，就会使用throw关键字主动抛出一个Exception异常。在Main方法中，调用CheckAge(15)时，由于age为 15，会抛出异常。catch块捕获到该异常，并输出错误信息错误：未成年人禁止入内！

六、自定义异常

在某些情况下，C# 内置的异常类型可能无法满足特定的业务需求。此时，我们可以自定义异常类型。自定义异常通常继承自Exception类或它的子类。例如：

using System;

// 自定义异常类
class MyCustomException : Exception
{
    public MyCustomException(string message) : base(message)
    {
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        try
        {
            DoSomething();
        }
        catch (MyCustomException ex)
        {
            Console.WriteLine("自定义异常：" + ex.Message);
        }
    }

    static void DoSomething()
    {
        // 模拟某种业务逻辑，满足特定条件时抛出自定义异常
        if (DateTime.Now.Hour < 12)
        {
            throw new MyCustomException("上午时间不允许执行此操作！");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("操作成功执行！");
        }
    }
}