Текст книги "Полное руководство. С# 4.0"

Автор книги: Герберт Шилдт

сообщить о нарушении

Текущая страница: 25 (всего у книги 58 страниц)

В классе Exception определяется ряд свойств. К числу самых интересных отно сятся три свойства: Message, StackTrace и TargetSite. Все эти свойства доступны только для чтения. Свойство Message содержит символьную строку, описывающую характер ошибки; свойство StackTrace – строку с вызовами стека, приведшими к ис ключительной ситуации, а свойство TargetSite получает объект, обозначающий ме тод, сгенерировавший исключение.

Кроме того, в классе Exception определяется ряд методов. Чаще всего приходится пользоваться методом ToString(), возвращающим символьную строку с описанием исключения. Этот метод автоматически вызывается, например, при отображении ис ключения с помощью метода WriteLine().

Применение всех трех упомянутых выше свойств и метода из класса Exception демонстрируется в приведенном ниже примере программы. // Использовать члены класса Exception. using System; class ExcTest { public static void GenException() { int[] nums = new int[4]; Console.WriteLine("До генерирования исключения."); // Сгенерировать исключение в связи с выходом за границы массива. for(int i=0; i < 10; i++) { nums[i] = i; Console.WriteLine("nums[{0}]: (1)", i, nums[i]); } Console.WriteLine("He подлежит выводу"); } } class UseExcept { static void Main() { try { ExcTest.GenException(); } catch (IndexOutOfRangeException exc) { Console.WriteLine("Стандартное сообщение таково: "); Console.WriteLine(exc); // вызвать метод ToString() Console.WriteLine("Свойство StackTrace: " + exc.StackTrace); Console.WriteLine("Свойство Message: " + exc.Message); Console.WriteLine("Свойство TargetSite: " + exc.TargetSite); } Console.WriteLine("После блока перехвата исключения."); } }

При выполнении этой программы получается следующий результат. До генерирования исключения. nums[0]: 0 nums[1]: 1 nums[2]: 2 nums[3]: 3 Стандартное сообщение таково: System.IndexOutOfRangeException: Индекс находился вне границ массива. в ExcTest.genException() в <имя_файла>:строка 15 в UseExcept.Main() в <имя_файла>:строка 29 Свойство StackTrace:в ExcTest.genException() в <имя_файла>:строка 15 в UseExcept.Main()в <имя_файла>:строка 29 Свойство Message: Индекс находился вне границ массива. Свойство TargetSite: Void genException() После блока перехвата исключения.

В классе Exception определяются четыре следующих конструктора. public Exception() public Exception(string сообщение) public Exception(string сообщение, Exception внутреннее_исключение) protected Exception(System.Runtime.Serialization.SerializationInfo информация, System.Runtime.Serialization.StreamingContext контекст)

Первый конструктор используется по умолчанию. Во втором конструкторе ука зывается строка сообщение, связанная со свойством Message, которое имеет отно шение к генерируемому исключению. В третьем конструкторе указывается так на зываемое внутреннее исключение. Этот конструктор используется в том случае, когда одно исключение порождает другое, причем внутреннее_исключение обозначает первое исключение, которое будет пустым, если внутреннее исключение отсутствует. (Если внутреннее исключение присутствует, то оно может быть получено из свойства InnerException, определяемого в классе Exception.) И последний конструктор об рабатывает исключения, происходящие дистанционно, и поэтому требует десериали зации.

Следует также заметить, что в четвертом конструкторе класса Exception типы SerializationInfo и StreamingContext относятся к пространству имен System. Runtime.Serialization. Наиболее часто используемые исключения

В пространстве имен System определено несколько стандартных, встроенных ис ключений. Все эти исключения являются производными от класса SystemException, поскольку они генерируются системой CLR при появлении ошибки во время выпол нения. В табл. 13.1 перечислены некоторые наиболее часто используемые стандартные исключения.

Таблица 13.1. Наиболее часто используемые исключения, определенные в пространстве имен System Исключение Значение ArrayTypeMismatchException Тип сохраняемого значения несовместим с типом массива DivideByZeroException Попытка деления на нуль IndexOutOfRangeException Индекс оказался за границами массива InvalidCastException Неверно выполнено динамическое приведение типов OutOfMemoryException Недостаточно свободной памяти для дальнейшего выполнения программы. Это исключение может быть, например, сгенерировано, если для создания объекта с помощью оператора new не хватает памяти OverflowException Произошло арифметическое переполнение NullReferenceException Попытка использовать пустую ссылку, т.е. ссылку, которая не указывает ни на один из объектов

Большинство исключений, приведенных в табл. 13.1, не требует особых пояснений, кроме исключения NullReferenceException. Это исключение генерируется при по пытке использовать пустую ссылку на несуществующий объект, например, при вы зове метода по пустой ссылке. Пустой называется такая ссылка, которая не указывает ни на один из объектов. Для того чтобы создать такую ссылку, достаточно, например, присвоить явным образом пустое значение переменной ссылочного типа, используя ключевое слово null. Пустые ссылки могут также появляться и другими, менее оче видными путями. Ниже приведен пример программы, демонстрирующий обработку исключения NullReferenceException. // Продемонстрировать обработку исключения NullReferenceException. using System; class X { int x; public X(int a) { x = a; } public int Add(X o) { return x + o.x; } } // Продемонстрировать генерирование и обработку // исключения NullReferenceException. class NREDemo { static void Main() { X p = new X(10); X q = null; // присвоить явным образом пустое значение переменной q int val; try { val = p.Add(q); // эта операция приведет к исключительной ситуации } catch (NullReferenceException) { Console.WriteLine("Исключение NullReferenceException!"); Console.WriteLine("Исправление ошибки...n"); // А теперь исправить ошибку. q = new X(9); val = p.Add(q); } Console.WriteLine("Значение val равно {0}", val); } }

Вот к какому результату приводит выполнение этой программы. Исключение NullReferenceException! Исправление ошибки... Значение val равно 19

В приведенном выше примере программы создается класс X, в котором определя ются член х и метод Add(), складывающий значение члена х в вызывающем объекте со значением члена х в объекте, передаваемом этому методу в качестве параметра. Оба объекта класса X создаются в методе Main(). Первый из них (переменная р) инициа лизируется, а второй (переменная q) – нет. Вместо этого переменной q присваивается пустое значение. Затем вызывается метод р.Add() с переменной q в качестве аргумен та. Но поскольку переменная q не ссылается ни на один из объектов, то при попытке получить значение члена q.х генерируется исключение NullReferenceException. Получение производных классов исключений

Несмотря на то что встроенные исключения охватывают наиболее распространен ные программные ошибки, обработка исключительных ситуаций в C# не ограничива ется только этими ошибками. В действительности одна из сильных сторон принятого в C# подхода к обработке исключительных ситуаций состоит в том, что в этом языке допускается использовать исключения, определяемые пользователем, т.е. тем, кто про граммирует на С#. В частности, такие специальные исключения можно использовать для обработки ошибок в собственном коде, а создаются они очень просто. Для этого достаточно определить класс, производный от класса Exception. В таких классах со всем не обязательно что-то реализовывать – одного только их существования в систе ме типов уже достаточно, чтобы использовать их в качестве исключений.

ПРИМЕЧАНИЕ В прошлом специальные исключения создавались как производные от класса Application.Exception, поскольку эта иерархия классов была первоначально зарезер вирована для исключений прикладного характера. Но теперь корпорация Microsoft не реко мендует этого делать, а вместо этого получать исключения, производные от класса Exception. Именно по этой причине данный подход и рассматривается в настоящей книге.

Создаваемые пользователем классы будут автоматически получать свойства и мето ды, определенные в классе Exception и доступные для них. Разумеется, любой из этих членов класса Exception можно переопределить в создаваемых классах исключений. Когда создается собственный класс исключений, то, как правило, желательно, что бы в нем поддерживались все конструкторы, определенные в классе Exception. В про стых специальных классах исключений этого нетрудно добиться, поскольку для этого достаточно передать подходящие аргументы соответствующему конструктору класса Exception, используя ключевое слово base. Но формально нужно предоставить толь ко те конструкторы, которые фактически используются в программе.

Рассмотрим пример программы, в которой используется исключение специального типа. Напомним, что в конце главы 10 был разработан класс RangeArray, поддержи вающий одномерные массивы, в которых начальный и конечный индексы определяют ся пользователем. Так, например, вполне допустимым считается массив, индексируе мый в пределах от -5 до 27. Если же индекс выходил за границы массива, то для обра ботки этой ошибки в классе RangeArray была определена специальная переменная. Такая переменная устанавливалась и проверялась после каждой операции обращения к массиву в коде, использовавшем класс RangeArray. Безусловно, такой подход к об работке ошибок "неуклюж" и чреват дополнительными ошибками. В приведенном ниже улучшенном варианте класса RangeArray обработка ошибок нарушения границ массива выполняется более изящным и надежным способом с помощью специально генерируемого исключения.

// Использовать специальное исключение для обработки // ошибок при обращении к массиву класса RangeArray. using System;

// Создать исключение для класса RangeArray. class RangeArrayException : Exception { / Реализовать все конструкторы класса Exception. Такие конструкторы просто реализуют конструктор базового класса. А поскольку класс исключения RangeArrayException ничего не добавляет к классу Exception, то никаких дополнительных действий не требуется. / public RangeArrayException() : base)) { } public RangeArrayException(string str) : base(str) { } public RangeArrayException( string str, Exception inner) : base (str, inner) { } protected RangeArrayException( System.Runtime.Serialization.SerializationInfo si, System.Runtime.Serialization.StreamingContext sc) : base(si, sc) { } // Переопределить метод ToString() для класса исключения RangeArrayException. public override string ToString() { return Message; }

}

// Улучшенный вариант класса RangeArray. class RangeArray { // Закрытые данные. int[] a; // ссылка на базовый массив int lowerBound; // наименьший индекс int upperBound; // наибольший индекс // Автоматически реализуемое и доступное только для чтения свойство Length. public int Length { get; private set; } // Построить массив по заданному размеру public RangeArray(int low, int high) { high++; if(high <= low) { throw new RangeArrayException("Нижний индекс не меньше верхнего."); } а = new int[high – low]; Length = high – low; lowerBound = low; upperBound = –high; } // Это индексатор для класса RangeArray. public int this[int index] { // Это аксессор get. get { if(ok(index)) { return a[index – lowerBound]; } else { throw new RangeArrayException("Ошибка нарушения границ."); } } // Это аксессор set. set { if(ok(index)) { a[index – lowerBound] = value; } else throw new RangeArrayException("Ошибка нарушения границ."); } } // Возвратить логическое значение true, если // индекс находится в установленных границах. private bool ok(int index) { if(index >= lowerBound S index <= upperBound) return true; return false; }

}

// Продемонстрировать применение массива с произвольно // задаваемыми пределами индексирования. class RangeArrayDemo { static void Main() { try { RangeArray ra = new RangeArray(-5, 5); RangeArray ra2 = new RangeArray(1, 10); // Использовать объект ra в качестве массива. Console.WriteLine("Длина массива ra: " + ra.Length); for(int i = -5; i <= 5; i++) ra[i] = i; Console.Write("Содержимое массива ra: "); for(int i = -5; i <= 5; i++) Console.Write(ra[i] + " "); Console.WriteLine("n"); // Использовать объект ra2 в качестве массива. Console.WriteLine("Длина массива ra2: " + ra2.Length); for(int i = 1; i <= 10; i++) ra2[i] = i; Console.Write("Длина массива ra2: "); for(int i = 1; i <= 10; i++) Console.Write(ra2[i] + " "); Console.WriteLine("n"); } catch (RangeArrayException exc) { Console.WriteLine(exc); } // А теперь продемонстрировать обработку некоторых ошибок. Console.WriteLine("Сгенерировать ошибки нарушения границ."); // Использовать неверно заданный конструктор. try { RangeArray ra3 = new RangeArray(100, -10); // Ошибка! } catch (RangeArrayException exc) { Console.WriteLine(exc); } // Использовать неверно заданный индекс. try { RangeArray ra3 = new RangeArray(-2, 2); for(int i = -2; i <= 2; i++) ra3[i] = i; Console.Write("Содержимое массива ra3: "); for(int i = -2; i <= 10; i++) // сгенерировать ошибку нарушения границ Console.Write(ra3[i] + " "); } catch (RangeArrayException exc) { Console.WriteLine(exc); } }

} После выполнения этой программы получается следующий результат.

Длина массива ra: 11 Содержимое массива ra: -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

Длина массива ra2: 10 Содержимое массива ra2: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Сгенерировать ошибки нарушения границ. Нижний индекс не меньше верхнего. Содержимое массива ra3: -2 -1 0 1 2 Ошибка нарушения границ. Когда возникает ошибка нарушения границ массива класса RangeArray, генери руется объект типа RangeArrayException. В классе RangeArray это может произой ти в трех следующих местах: в аксессоре get индексатора, в аксессоре set индексатора и в конструкторе класса RangeArray. Для перехвата этих исключений подразумева ется, что объекты типа RangeArray должны быть сконструированы и доступны из блока try, что и продемонстрировано в приведенной выше программе. Используя специальное исключение для сообщения об ошибках, класс RangeArray теперь дей ствует как один из встроенных в C# типов данных, и поэтому он может быть полностью интегрирован в механизм обработки ошибок, обнаруживаемых в программе. Обратите внимание на то, что в теле конструкторов класса исключения RangeArrayException отсутствуют какие-либо операторы, но вместо этого они про сто передают свои аргументы классу Exception, используя ключевое слово base. Как пояснялось ранее, в тех случаях, когда производный класс исключений не дополняет функции базового класса, весь процесс создания исключений можно поручить кон структорам класса Exception. Ведь производный класс исключений совсем не обяза тельно должен чем-то дополнять функции, наследуемые от класса Exception. Прежде чем переходить к дальнейшему чтению, попробуйте немного поэксперимен тировать с приведенной выше программой. В частности, попробуйте закомментировать переопределение метода ToString() и понаблюдайте за результатами. Кроме того, по пытайтесь создать исключение, используя конструктор, вызываемый по умолчанию, и посмотрите, какое сообщение при этом сформируется стандартными средствами С#. ## Перехват исключений производных классов При попытке перехватить типы исключений, относящихся как к базовым, так и к производным классам, следует особенно внимательно соблюдать порядок следо вания операторов catch, поскольку перехват исключения базового класса будет со впадать с перехватом исключений любых его производных классов. Например, класс Exception является базовым для всех исключений, и поэтому вместе с исключением типа Exception могут быть перехвачены и все остальные исключения производных от него классов. Конечно, для более четкого перехвата всех исключений можно воспользо ваться упоминавшейся ранее формой оператора catch без указания конкретного типа исключения. Но вопрос перехвата исключений производных классов становится весьма актуальным и в других ситуациях, особенно при создании собственных исключений. Если требуется перехватывать исключения базового и производного классов, то первым по порядку должен следовать оператор catch, перехватывающий исключение производного класса. Это правило необходимо соблюдать потому, что при перехвате исключения базового класса будут также перехвачены исключения всех производных от него классов. Правда, это правило соблюдается автоматически: если первым рас положить в коде оператор catch, перехватывающий исключение базового класса, то во время компиляции этого кода будет выдано сообщение об ошибке. В приведенном ниже примере программы создаются два класса исключений: ExceptA и ExceptB. Класс ExceptA является производным от класса Exception, а класс ExceptB – производным от класса ExceptA. Затем в программе генерируются исключения каждого типа. Ради краткости в классах специальных исключений предо ставляется только один конструктор, принимающий символьную строку, описываю щую исключение. Но при разработке программ коммерческого назначения в классах специальных исключений обычно требуется предоставлять все четыре конструктора, определяемых в классе Exception.

// Исключения производных классов должны появляться до // исключений базового класса. using System;

// Создать класс исключения. class ExceptA : Exception { public ExceptA(string str) : base(str) { } public override string ToString() { return Message; }

}

// Создать класс исключения, производный от класса ExceptA. class ExceptB : ExceptA { public ExceptB(string str) : base(str) { } public override string ToString() { return Message; }

}

class OrderMatters { static void Main() { for(int x = 0; x < 3; x++) { try { if(x==0) throw new ExceptA("Перехват исключения типа ExceptA"); else if(x==1) throw new ExceptB("Перехват исключения типа ExceptB"); else throw new Exception)); } catch (ExceptB exc) { Console.WriteLine(exc); } catch (ExceptA exc) { Console.WriteLine(exc); } catch (Exception exc) { Console.WriteLine(exc); } } } } Вот к какому результату приводит выполнение этой программы.

Перехват исключения типа ExceptA. Перехват исключения типа ExceptB. System.Exception: Выдано исключение типа "System.Exception". в OrderMatters.Main() в <имя_файла>:строка 36 Обратите внимание на порядок следования операторов catch. Именно в таком по рядке они и должны выполняться. Класс ExceptB является производным от класса ExceptA, поэтому исключение типа ExceptB должно перехватываться до исключения типа ExceptA. Аналогично, исключение типа Exception (т.е. базового класса для всех исключений) должно перехватываться последним. Для того чтобы убедиться в этом, измените порядок следования операторов catch. В итоге это приведет к ошибке во время компиляции. Полезным примером использования оператора catch, перехватывающего исклю чения базового класса, служит перехват всей категории исключений. Допустим, что создается ряд исключений для управления некоторым устройством. Если сделать их классы производными от общего базового класса, то в тех приложениях, где необяза тельно выяснять конкретную причину возникшей ошибки, достаточно перехватывать исключение базового класса и тем самым исключить ненужное дублирование кода. ## Применение ключевых слов checked и unchecked В C# имеется специальное средство, связанное с генерированием исключений, воз никающих при переполнении в арифметических вычислениях. Как вам должно быть уже известно, результаты некоторых видов арифметических вычислений могут превы шать диапазон представления чисел для типа данных, используемого в вычислении. В этом случае происходит так называемое переполнение. Рассмотрим в качестве при мера следующий фрагмент кода.

byte a, b, result; а = 127; b = 127; result = (byte)(а * b); В этом коде произведение значений переменных а и b превышает диапазон пред ставления чисел для типа byte. Следовательно, результат вычисления данного вы ражения приводит к переполнению для типа данных, сохраняемого в переменной result. В C# допускается указывать, будет ли в коде сгенерировано исключение при пере полнении, с помощью ключевых слов checked и unchecked. Так, если требуется ука зать, что выражение будет проверяться на переполнение, следует использовать клю чевое слово checked, а если требуется проигнорировать переполнение – ключевое слово unchecked. В последнем случае результат усекается, чтобы не выйти за пределы диапазона представления чисел для целевого типа выражения. У ключевого слова checked имеются две общие формы. В одной форме проверя ется конкретное выражение, и поэтому она называется операторной. А в другой форме проверяется блок операторов, и поэтому она называется блочной. Ниже приведены обе формы:

checked (выражение)

checked { // проверяемые операторы } где выражение обозначает проверяемое выражение. Если вычисление прове ряемого выражения приводит к переполнению, то генерируется исключение OverflowException. У ключевого слова unchecked также имеются две общие формы. В первой, опера торной форме переполнение игнорируется при вычислении конкретного выражения. А во второй, блочной форме оно игнорируется при выполнении блока операторов:

unchecked (выражение)

unchecked { // операторы, для которых переполнение игнорируется } где выражение обозначает конкретное выражение, при вычислении которого перепол нение игнорируется. Если же в непроверяемом выражении происходит переполнение, то результат его вычисления усекается. Ниже приведен пример программы, в котором демонстрируется применение клю чевых слов checked и unchecked.

// Продемонстрировать применение ключевых слов checked и unchecked. using System;

class CheckedDemo { static void Main() { byte a, b; byte result; a = 127; b = 127; try { result = unchecked((byte)(a b)); Console.WriteLine("Непроверенный на переполнение результат: " + result); result = checked((byte)(a b)); // эта операция приводит к // исключительной ситуации Console.WriteLine("Проверенный на переполнение результат: " + result); //не подлежит выполнению } catch (OverflowException exc) { Console.WriteLine(exc); } } } При выполнении этой программы получается следующий результат.

Непроверенный на переполнение результат: 1 System.OverflowException: Переполнение в результате выполнения арифметической операции. в CheckedDemo.Main() в <имя_файла>:строка 20 Как видите, результат вычисления непроверяемого выражения был усечен. А вы числение проверяемого выражения привело к исключительной ситуации. В представленном выше примере программы было продемонстрировано приме нение ключевых слов checked и unchecked в одном выражении. А в следующем при мере программы показывается, каким образом проверяется и не проверяется на пере полнение целый блок операторов.

// Продемонстрировать применение ключевых слов checked // и unchecked в блоке операторов. using System;

class CheckedBlocks { static void Main() { byte a, b; byte result; a = 127; b = 127; try { unchecked { a = 127; b = 127; result = unchecked((byte)(a * b)); Console.WriteLine("Непроверенный на переполнение результат: " + result); а = 125; b = 5; result = unchecked((byte)(a * b)); Console.WriteLine("Непроверенный на переполнение результат: " + result); } checked { a = 2; b = 7; result = checked((byte)(a * b)); // верно Console.WriteLine("Проверенный на переполнение результат: " + result); а = 127; b = 127; result = checked((byte)(a * b)); // эта операция приводит к // исключительной ситуации Console.WriteLine("Проверенный на переполнение результат: " + result); // не подлежит выполнению } } catch (OverflowException exc) { Console.WriteLine(exc); } }

} Результат выполнения этой программы приведен ниже.

Непроверенный на переполнение результат: 1 Непроверенный на переполнение результат: 113 Проверенный на переполнение результат: 14 System.OverflowException: Переполнение в результате выполнения арифметической операции. в CheckedDemo.Main() в <имя_файма>:строка 41 ``` Как видите, результаты выполнения непроверяемого на переполнение блока опе раторов были усечены. Когда же в проверяемом блоке операторов произошло пере полнение, то возникла исключительная ситуация.

Потребность в применении ключевого слова checked или unchecked может воз никнуть, в частности, потому, что по умолчанию проверяемое или непроверяемое со стояние переполнения определяется путем установки соответствующего параметра компилятора и настройки самой среды выполнения. Поэтому в некоторых програм мах состояние переполнения лучше проверять явным образом.