C# 异常和异常处理的用法

C# 异常和异常处理的用法

概述

异常和异常处理的定义

异常：异常是在程序运行时发生的错误或不正常情况，会中断正常的执行流程。在C#中，异常通常是一个System.Exception类或其派生类的实例。

异常处理：异常处理是处理程序运行时出现的错误或不正常情况的机制。在C#中，主要涉及以下关键字和语句：

• try：用于包围可能会引发异常的代码块。
• catch：用于捕获并处理try块中引发的异常。
• finally：用于定义无论是否发生异常都会执行的代码块。
• throw：用于显式地引发一个异常。

异常的来源

异常可由 .NET Framework 公共语言运行时 (CLR) 或由程序中的代码引发。

1. 由公共语言运行时（CLR）引发：

• 运行时错误：

异常	说明
ArithmeticException	算术运算中发生错误
ArrayTypeMismatchException	数组类型不匹配
DivideByZeroException	除零异常
IndexOutOfRangeException	数组或集合的索引超出范围
InvalidCastException	尝试将对象转换为不兼容的类型
NullReferenceException	尝试访问一个未初始化的对象
OutOfMemoryException	系统内存不足
OverflowException	算术运算结果超出数据类型的范围
StackOverflowException	堆栈溢出
TypeInitializationException	静态构造函数中引发异常

• 运行时检查失败：

异常	说明
ArgumentException	方法参数无效
ArgumentNullException	方法参数为 null
ArgumentOutOfRangeException	方法参数超出有效范围
InvalidOperationException	在当前状态下不允许的操作
NotSupportedException	不支持的操作或特性
ObjectDisposedException	尝试使用已释放的对象

2. 由程序代码引发：

异常	举例
显示抛出异常	throw new ArgumentException("参数值无效。");
方法调用引发异常	string content = File.ReadAllText(filePath);

3. 由外部资源或环境引发

• 文件系统错误

异常	说明
FileNotFoundException	文件未找到
DirectoryNotFoundException	目录未找到
IOException	输入/输出操作失败
UnauthorizedAccessException	没有足够的权限访问文件或目录

• 网络错误

异常	说明
SocketException	网络套接字操作失败
WebException	网络请求失败
HttpRequestException	HTTP 请求失败

• 数据库错误

异常	说明
SqlException	SQL Server 数据库操作失败
DbException	数据库操作失败

• 其他

异常	说明
COMException	与 COM 组件交互时发生错误
SEHException	结构化异常处理（SEH）错误

示例

场景描述

假设我们有一个文件管理系统，它的功能包括：

1. 从指定的源文件读取内容。
2. 验证文件内容是否符合特定格式。
3. 将内容写入到目标文件。
4. 处理可能出现的各种异常，如文件不存在、文件访问权限问题、内容验证失败等。

定义自定义异常类

为了处理不同类型的错误，我们定义了几个自定义异常类：

• FileReadException：当文件读取失败时抛出的异常。
• FileWriteException：当文件写入失败时抛出的异常。
• ContentValidationException：当文件内容验证失败时抛出的异常。

FileReadException.cs

using System;
using System.Runtime.Serialization;
 
[Serializable]
public class FileReadException : Exception
{
    public FileReadException() : base() { }
    public FileReadException(string message) : base(message) { }
    public FileReadException(string message, Exception inner) : base(message, inner) { }
    protected FileReadException(SerializationInfo info, StreamingContext context) : base(info, context) { }
}

FileWriteException.cs

using System;
using System.Runtime.Serialization;
 
[Serializable]
public class FileWriteException : Exception
{
    public FileWriteException() : base() { }
    public FileWriteException(string message) : base(message) { }
    public FileWriteException(string message, Exception inner) : base(message, inner) { }
    protected FileWriteException(SerializationInfo info, StreamingContext context) : base(info, context) { }
}

ContentValidationException.cs

using System;
using System.Runtime.Serialization;
 
[Serializable]
public class ContentValidationException : Exception
{
    public ContentValidationException() : base() { }
    public ContentValidationException(string message) : base(message) { }
    public ContentValidationException(string message, Exception inner) : base(message, inner) { }
    protected ContentValidationException(SerializationInfo info, StreamingContext context) : base(info, context) { }
}

文件读写与内容验证

1. 文件读取

private static string ReadFile(string filePath)
{
    try
    {
        return File.ReadAllText(filePath);
    }
    catch (FileNotFoundException ex)
    {
        throw new FileReadException($"文件未找到: {filePath}", ex);
    }
    catch (IOException ex)
    {
        throw new FileReadException($"读取文件时发生错误: {filePath}", ex);
    }
}

2. 文件写入

private static void WriteFile(string filePath, string content)
{
    try
    {
        File.WriteAllText(filePath, content);
    }
    catch (UnauthorizedAccessException ex)
    {
        throw new FileWriteException($"写入文件时权限不足: {filePath}", ex);
    }
    catch (IOException ex)
    {
        throw new FileWriteException($"写入文件时发生错误: {filePath}", ex);
    }
}

3. 内容验证

private static void ValidateContent(string content)
{
    string[] lines = content.Split(new[] { '\r', '\n' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
    if (lines.Length == 0 || !lines[0].StartsWith("#"))
    {
        throw new ContentValidationException("文件内容验证失败: 文件必须以注释行开头。");
    }
}

主程序

using System;
using System.IO;
using System.Runtime.Serialization;
 
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        string sourceFilePath = @"C:\source.txt";
        string destinationFilePath = @"C:\destination.txt";
 
        try
        {
            // 从源文件读取内容
            string content = ReadFile(sourceFilePath);
 
            // 验证文件内容
            ValidateContent(content);
 
            // 将内容写入目标文件
            WriteFile(destinationFilePath, content);
 
            Console.WriteLine("文件内容已成功复制。");
        }
        catch (FileReadException ex)
        {
            Console.WriteLine($"文件读取失败: {ex.Message}");
            throw new ApplicationException("无法完成文件操作。", ex);
        }
        catch (ContentValidationException ex)
        {
            Console.WriteLine($"内容验证失败: {ex.Message}");
            throw new ApplicationException("无法完成文件操作。", ex);
        }
        catch (FileWriteException ex)
        {
            Console.WriteLine($"文件写入失败: {ex.Message}");
            throw new ApplicationException("无法完成文件操作。", ex);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine($"发生了一个未预期的错误: {ex.Message}");
            throw new ApplicationException("发生了一个未预期的错误。", ex);
        }
    }
}

引发文件读取失败异常

1. 将主程序中，修改文件路径为不存在的路径

string sourceFilePath = @"C:\nosourcefile.txt";
string destinationFilePath = @"C:\nodestinationfile.txt";

2. 运行程序，在ReadFile方法中：捕获 FileNotFoundException 并抛出自定义的 FileReadException，将原始异常作为 InnerException 传递

3. 在主程序中，捕获 FileReadException 并输出错误信息

4. 同时，将捕获的异常作为 InnerException 重新抛出，以便保留原始异常的上下文信息

引用

1. MSDN C# 编程指南&参考手册 2015

https://wizardforcel.gitbooks.io/msdn-csharp/content/index.html

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AI： 文章内容参考了DeepSeek、智谱清言大语言模型生成的内容。