C# 异常处理 详解

鲤籽鲲2024-12-18 16:56

总目录

前言

一、异常

1、定义

异常是在程序执行期间出现的问题。

C# 中的异常是对程序运行时出现的特殊情况的一种响应，比如尝试除以零。

异常：程序员必须控制和解决的问题。程序可以正常的运行，但是在运行的过程中出现了问题，问题包括：非法数值，死循环，数组超出索引，访问空对象，格式化转换错误...等等，异常是程序员必须处理的。

异常具有以下属性：

  • 异常是最终全都派生自 System.Exception 的类型。
  • 在可能抛出异常的语句周围使用 try 代码块。
  • 在 try 代码块中出现异常后，控制流会跳转到调用堆栈中任意位置上的首个相关异常处理程序。 在 C# 中，catch 关键字用于定义异常处理程序。
  • 如果给定的异常没有对应的异常处理程序，那么程序会停止执行，并显示错误消息。

2、基本使用

C# 异常处理是建立在四个关键词之上的：try、catch、finally 和 throw。

  • try：try 代码段，表示尝试运行一段代码，如果出现异样，将控制权交给catch。try后可跟一个或多个 catch 块。
  • catch：程序通过异常处理程序捕获异常。catch 关键字表示异常的捕获。
  • finally：finally 块用于执行给定的语句，不管异常是否被抛出都会执行。如：打开一个文件，不管是否出现异常文件都要被关闭。
  • throw：当问题出现时，程序抛出一个异常。使用 throw 关键字来完成。

异常处理格式如下：

csharp 复制代码 
	try
	{
 	 	// 引起异常的语句
	}
	catch( ExceptionName e1 ) //try后可以跟一个或多个catch
	{
		throw new Exception("****"); //使用throw 抛出异常信息
	}
	catch( ExceptionName e2 )
	{
   		// 错误处理代码
	}
	finally //finally不是必须的，根据业务需要使用
	{
   		// 要执行的语句 ，不论是否异常都会执行这里的代码
	}

3、异常类

  • System.ApplicationException 和 System.SystemException 类是派生于 System.Exception 类的异常类。
  • System.ApplicationException 类支持由应用程序生成的异常。所以程序员定义的异常都应派生自该类。
  • System.SystemException 类是所有预定义的系统异常的基类。

案例代码如下：

csharp 复制代码 
        public static void Division(int num1, int num2)
        {
            var result = 0;
            try
            {
                result = num1 / num2;
            }
            catch (DivideByZeroException e)
            {
                Console.WriteLine($"【异常信息】：{e.Message}");
                Console.WriteLine($"【异常代码行】：{e.StackTrace}");
                Console.WriteLine($"【异常所有信息】: {e}");    
            }
            finally
            {
                Console.WriteLine($"Result: {result}");
            }
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Program.Division(18,0);
            Console.ReadLine();
        }

4、自定义异常

定义自己的异常。用户自定义的异常类是派生自 ApplicationException 类。

csharp 复制代码 
using System;
namespace UserDefinedException
{
   class TestTemperature
   {
      static void Main(string[] args)
      {
         Temperature temp = new Temperature();
         try
         {
            temp.showTemp();
         }
         catch(TempIsZeroException e)
         {
            Console.WriteLine("TempIsZeroException: {0}", e.Message);
         }
         Console.ReadKey();
      }
   }
}
public class TempIsZeroException: ApplicationException
{
   public TempIsZeroException(string message): base(message)
   {
   }
}
public class Temperature
{
   int temperature = 0;
   public void showTemp()
   {
      if(temperature == 0)
      {
         throw (new TempIsZeroException("Zero Temperature found"));
      }
      else
      {
         Console.WriteLine("Temperature: {0}", temperature);
      }
   }
}

二、异常处理

csharp 复制代码 
        static void Main(string[] args)
        {
            Program.Division0(18,0);
            Console.Read();
        }

        public static void Division0(int num1, int num2)
        {
            var result = num1 / num2;
            Console.WriteLine($"Result: {result}");
        }

这是一个存在异常情况的代码，当我们不使用try catch 来捕获异常的时候，运行该程序会直接显示异常，然后关闭程序。

1、不抛出异常

使用try catch 处理异常，程序内部处理掉，不使用 throw 抛出异常。

csharp 复制代码 
        static void Main(string[] args)
        {
            Program.Division(18,0);
            Console.Read();
        }

        public static void Division(int num1, int num2)
        {
            var result = 0;
            try
            {
                result = num1 / num2;
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine($"【异常信息】: {e}");
            }
            finally
            {
                Console.WriteLine($"Result: {result}");
            }
        }

运行结果：打印错误信息，程序不会因为异常而关闭。

某些场景下，我们需要保证用户的使用体验，选择不抛出异常，大多是上线后，这时基本没什么Bug了

2、抛出异常

使用try catch 处理异常，使用 throw 抛出异常。

csharp 复制代码 
        static void Main(string[] args)
        {
            Program.Division(18,0);
            Console.Read();
        }

        public static void Division(int num1, int num2)
        {
            var result = 0;
            try
            {
                result = num1 / num2;
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine($"【异常信息】: {e}");
                throw;
            }
            finally
            {
                Console.WriteLine($"Result: {result}");
            }
        }

运行结果：打印错误信息，程序会因为抛出的异常而关闭。

某些场景下，我们需要抛出异常。大多是开发过程中，通过抛出的异常，我们可以更好的定位和修复异常，完善我们开发的程序。

3、throw、throw ex、throw new Exception 的区别

在C#中引发异常的三种常见方法是throw、throw ex 和 throw new Exception(ex)，尽管它们看起来很相似，但它们都有不同的行为和实例。

1. 案例

使用throw / throw ex / throw new Exception 抛出异常，然后使用try catch 捕获异常，查看三者抛出的异常信息有什么区别

  • 使用 throw 抛出异常

    运行结果

    使用throw 抛出的异常，再次被捕获的时候，会将错误信息定位在throw 的那一行，而非真正引发异常的 result=num1/num2 那一行。
    如果需要获取，真正的错误信息，就需要在catch中直接先写入日志，再抛出异常，这样有利于我们异常快速定位！

  • 使用throw ex 抛出异常

    运行结果

    使用throw ex 抛出的异常，再次被捕获的时候，会将错误信息定位在throw ex的那一行，而非真正引发异常的 result=num1/num2 那一行。
    如果需要获取，真正的错误信息，就需要在catch中直接先写入日志，再抛出异常，这样有利于我们异常快速定位！

  • 使用throw new Exception 抛出异常

    运行结果

    使用 throw new Exception 抛出的异常，再次被捕获的时候，会有相较于throw 和 throw ex 更为详细的异常信息（列出了导致异常的所有的信息）

2. 进一步 案例

  • 上面的案例仅仅是展示 使用三种形式抛出异常后 运行结果，那么在实际的开发过程中，有可能会出现try catch 嵌套多层的情况。
  • 多层try catch 嵌套的时候就需要注意 异常的追踪
  • 原则上尽量不要嵌套多层，如果嵌套了多层就需要了解这三种抛异常需要注意的点
csharp 复制代码 
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                Program.Division2();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine($"【捕获抛出的异常】:{ex}");
            }
            Console.ReadLine();
        }


        public static void Division2()
        {
            try
            {
                Program.Division(18, 0);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                throw;
                //throw ex;
                //throw new Exception("计算异常", ex);
            }
        }


        public static void Division(int num1, int num2)
        {
            var result = 0;
            try
            {
                result = num1 / num2;
            }
            catch (Exception ex)
            {
                throw;
                //throw ex;
                //throw new Exception("计算异常",ex);
            }
        }
    }

  • 案例代码

  • 使用 throw 抛异常运行的结果

  • 使用throw ex 抛异常运行的结果

    注意：这里通过throw ex 抛出异常，重置堆栈跟踪，将原本行号51 的错误信息，重置到了行号 35，不利于我们定位异常信息。

  • 使用throw new Exception 抛异常的结果

    仍旧是具有最全面的异常信息

3. 小结

三者的区别点：

  • 1、堆栈跟踪

    • throw：保留原始堆栈跟踪，提供有关异常来源的完整信息。
    • throw ex：重置堆栈跟踪，这可能会使调试异常的根本原因发生改变。
    • throw new Exception：为新的异常消息提供其他上下文，同时将原始异常保留为内部异常。

  • 2、应用场景

    • throw：需维护原始异常上下文和堆栈跟踪时，使用该方法。
    • throw ex：该方法谨慎，如需使用，应在重新引发异常之前向异常添加其他信息。
    • throw new Exception：如果需要往异常添加更多上下文，同时保留原始异常详细信息，使用该方式。

  • 3、建议

    • 慎用 throw ex 抛出异常
    • 建议使用throw ex 或者 throw new Exception，使用throw new Exception 内存占用会大些但是信息更全面

结语

回到目录页： C# 知识汇总

希望以上内容可以帮助到大家，如文中有不对之处，还请批评指正。

参考资料：
C#文档 - 异常和异常处理
C#异常处理throw、throw ex、throw new Exception 区别
C# 异常处理

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