Текст книги "C# 4.0: полное руководство"
Автор книги: Герберт Шилдт
Жанр:
Программирование
сообщить о нарушении
Текущая страница: 30 (всего у книги 83 страниц)
Исключительная ситуация, или просто исключение, происходит во время выполнения. Используя подсистему обработки исключительных ситуаций в С#, можно обрабатывать структурированным и контролируемым образом ошибки, возникающие при выполнении программы. Главное преимущество обработки исключительных ситуаций заключается в том, что она позволяет автоматизировать получение большей части кода, который раньше приходилось вводить в любую крупную программу вручную для обработки ошибок. Так, если программа написана на языке программирования без обработки исключительных ситуаций, то при неудачном выполнении методов приходится возвращать коды ошибок, которые необходимо проверять вручную при каждом вызове метода.
Это не только трудоемкий, но и чреватый ошибками процесс. Обработка исключительных ситуаций рационализирует весь процесс обработки ошибок, позволяя определить в программе блок кода, называемый обработчиком исключений и выполняющийся автоматически, когда возникает ошибка. Это избавляет от необходимости проверять вручную, насколько удачно или неудачно завершилась конкретная операция либо вызов метода. Если возникнет ошибка, она будет обработана соответствующим образом обработчиком ошибок.
Обработка исключительных ситуаций важна еще и потому, что в C# определены стандартные исключения для типичных программных ошибок, например деление на нуль или выход индекса за границы массива. Для реагирования на подобные ошибки в программе должно быть организовано отслеживание и обработка соответствующих
исключительных ситуаций. Ведь в конечном счете для успешного программирования на C# необходимо научиться умело пользоваться подсистемой обработки исключительных ситуаций.
В C# исключения представлены в виде классов. Все классы исключений должны быть производными от встроенного в C# класса Exception, являющегося частью пространства имен System. Следовательно, все исключения являются подклассами класса Exception.
К числу самых важных подклассов Exception относится класс SystemException. Именно от этого класса являются производными все исключения, генерируемые исполняющей системой C# (т.е. системой CLR). Класс SystemException ничего не добавляет к классу Exception , а просто определяет вершину иерархии стандартных исключений.
В среде .NET Framework определено несколько встроенных исключений, являющихся производными от класса SystemException. Например, при попытке выполнить деление на нуль генерируется исключение DivideByZeroException. Как будет показано далее в этой главе, в C# можно создавать собственные классы исключений, производные от класса Exception.
Обработка исключительных ситуаций в C# организуется с помощью четырех ключевых слов: try, catch, throw и finally. Они образуют взаимосвязанную подсистему, в которой применение одного из ключевых слов подразумевает применение другого. На протяжении всей этой главы назначение и применение каждого из упомянутых выше ключевых слов будет рассмотрено во всех подробностях. Но прежде необходимо дать общее представление о роли каждого из них в обработке исключительных ситуаций. Поэтому ниже кратко описан принцип их действия.
Операторы программы, которые требуется контролировать на появление исключений, заключаются в блок try. Если внутри блока try возникает исключительная ситуация, генерируется исключение. Это исключение может быть перехвачено и обработано каким-нибудь рациональным способом в коде программы с помощью оператора, обозначаемого ключевым словом catch. Исключения, возникающие на уровне системы, генерируются исполняющей системой автоматически. А для генерирования исключений вручную служит ключевое слово throw. Любой код, который должен быть непременно выполнен после выхода из блока try, помещается в блок finally.
Применение пары ключевых слов try и catch
Основу обработки исключительных ситуаций в C# составляет пара ключевых слов try и catch. Эти ключевые слова действуют совместно и не могут быть использованы порознь. Ниже приведена общая форма определения блоков try/catch для обработки исключительных ситуаций:
try {
// Блок кода, проверяемый на наличие ошибок.
} catch (ExcepTypel exOb) {
// Обработчик исключения типа ExcepTypel. }
catch (ЕхсерТуре2 exOb) {
// Обработчик исключения типа ЕхсерТуре2. }
где ЕхсерТуре – это тип возникающей исключительной ситуации. Когда исключение генерируется оператором try, оно перехватывается составляющим ему пару оператором catch, который затем обрабатывает это исключение. В зависимости от типа исключения выполняется и соответствующий оператор catch. Так, если типы генерируемого исключения и того, что указывается в операторе catch, совпадают, то выполняется именно этот оператор, а все остальные пропускаются. Когда исключение перехватывается, переменная исключения exOb получает свое значение.
На самом деле указывать переменную exOb необязательно. Так, ее необязательно указывать, если обработчику исключений не требуется доступ к объекту исключения, что бывает довольно часто. Для обработки исключения достаточно и его типа. Именно поэтому во многих примерах программ, приведенных в этой главе, переменная exOb опускается.
Следует, однако, иметь в виду, что если исключение не генерируется, то блок оператора try завершается как обычно, и все его операторы catch пропускаются. Выполнение программы возобновляется с первого оператора, следующего после завершающего оператора catch. Таким образом, оператор catch выполняется лишь в том случае, если генерируется исключение.
Простой пример обработки исключительной ситуации
Рассмотрим простой пример, демонстрирующий отслеживание и перехватывание исключения. Как вам должно быть уже известно, попытка индексировать массив за его границами приводит к ошибке. Когда возникает подобная ошибка, система CLR генерирует исключение IndexOutOfRangeException, которое определено как стандартное для среды .NET Framework. В приведенной ниже программе такое исключение генерируется намеренно и затем перехватывается.
// Продемонстрировать обработку исключительной ситуации.
using System;
class ExcDemol {
static void Main() {
int[] nums = new int [4];
try {
Console.WriteLine(«До генерирования исключения.»);
// Сгенерировать исключение в связи с выходом
// индекса 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»);
}
catch (IndexOutOfRangeException) {
// Перехватить исключение.
Console.WriteLine(«Индекс вышел за границы массива!»);
}
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
Индекс вышел за границы массива!
После блока перехвата исключения.
В данном примере массив nums типа int состоит из четырех элементов. Но в цикле for предпринимается попытка проиндексировать этот массив от 0 до 9, что и приводит к появлению исключения IndexOutOfRangeException, когда происходит обращение к элементу массива по индексу 4.
Несмотря на всю свою краткость, приведенный выше пример наглядно демонстрирует ряд основных моментов процесса обработки исключительных ситуаций. Во-первых, код, который требуется контролировать на наличие ошибок, содержится в блоке try. Во-вторых, когда возникает исключительная ситуация (в данном случае – при попытке проиндексировать массив nums за его границами в цикле for), в блоке try генерируется исключение, которое затем перехватывается в блоке catch. В этот момент выполнение кода в блоке try завершается и управление передается блоку catch. Это означает, что оператор catch не вызывается специально, а выполнение кода переходит к нему автоматически. Следовательно, оператор, содержащий метод WriteLine() и следующий непосредственно за циклом for, где происходит выход индекса за границы массива, вообще не выполняется. А в задачу обработчика исключений входит исправление ошибки, приведшей к исключительной ситуации, чтобы продолжить выполнение программы в нормальном режиме.
Обратите внимание на то, что в операторе catch указан только тип исключения (в данном случае – IndexOutOfRangeException), а переменная исключения отсутствует. Как упоминалось ранее, переменную исключения требуется указывать лишь в том случае, если требуется доступ к объекту исключения. В ряде случаев значение объекта исключения может быть использовано обработчиком исключений для получения дополнительной информации о самой ошибке, но зачастую для обработки исключительной ситуации достаточно просто знать, что она произошла. Поэтому переменная исключения нередко отсутствует в обработчиках исключений, как в рассматриваемом здесь примере.
Как пояснялось ранее, если исключение не генерируется в блоке try, то блок catch не выполняется, а управление программой передается оператору, следующему после блока catch. Для того чтобы убедиться в этом, замените в предыдущем примере программы строку кода
for(int i=0; i < 10; i++) {
на строку
for(int i=0; i < nums.Length; i++) {
Теперь индексирование массива не выходит за его границы в цикле for. Следовательно, никакого исключения не генерируется и блок catch не выполняется.
Второй пример обработки исключительной ситуации
Следует особо подчеркнуть, что весь код, выполняемый в блоке try, контролируется на предмет исключительных ситуаций, в том числе и тех, которые могут возникнуть в результате вызова метода из самого блока try. Исключение, генерируемое методом в блоке try, может быть перехвачено в том же блоке, если, конечно, этого не будет сделано в самом методе.
В качестве еще одного примера рассмотрим следующую программу, где блок try помещается в методе Main(). Из этого блока вызывается метод GenException(), в котором и генерируется исключение IndexOutOfRangeException. Это исключение не перехватывается методом GenException(). Но поскольку метод GenException() вызывается из блока try в методе Main(), то исключение перехватывается в блоке catch, связанном непосредственно с этим блоком try.
/* Исключение может быть сгенерировано одним методом и перехвачено другим. */
using System;
class ExcTest {
// Сгенерировать исключение,
public static void GenException() {
int[] nums = new int [4];
Console.WriteLine(«До генерирования исключения.»);
// Сгенерировать исключение в связи с выходом
//индекса 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 ExcDemo2 {
static void Main() {
try {
ExcTest.GenException() ;
}
catch (IndexOutOfRangeException) {
// Перехватить исключение. 9
Console.WriteLine(«Индекс вышел за границы массива!»);
}
Console.WriteLine(«После блока перехвата исключения.»);
}
}
Выполнение этой программы дает такой же результат, как и в предыдущем примере.
До генерирования исключения.
nums[0]: О
nums[1]: 1
nums[2]: 2
nums[3]: 3
Индекс вышел за границы массива!
После блока перехвата исключения.
Как пояснялось выше, метод GenException() вызывается из блока try, и поэтому генерируемое им исключение перехватывается не в нем, а в блоке catch внутри метода Main(). А если бы исключение перехватывалось в методе GenException(), оно не было бы вообще передано обратно методу Main().
Перехват одного из стандартных исключений, как в приведенных выше примерах, дает еще одно преимущество: он исключает аварийное завершение программы. Как только исключение будет сгенерировано, оно должно быть перехвачено каким-то фрагментом кода в определенном месте программы. Вообще говоря, если исключение не перехватывается в программе, то оно будет перехвачено исполняющей системой. Но дело в том, что исполняющая система выдаст сообщение об ошибке и прервет выполнение программы. Так, в приведенном ниже примере программы исключение в связи с выходом индекса за границы массива не перехватывается.
// Предоставить исполняющей системе C# возможность самой обрабатывать ошибки.
using System;
class NotHandled {
static void Main() {
int[] nums = new int[4];
Console.WriteLine(«До генерирования исключения.»);
// Сгенерировать исключение в связи с выходом
// индекса за границы массива,
for (int i=0; i < 10; i++) {
nums[i] = i;
Console.WriteLine(«nums[{0}] : {1}», i, nums[i]);
}
}
}
Когда возникает ошибка индексирования массива, выполнение программы прерывается и выдается следующее сообщение об ошибке.
Необработанное исключение: System.IndexOutOfRangeException:
Индекс находился вне границ массива, в NotHandled.Main() в <имя_файла>:строка 16
Это сообщение уведомляет об обнаружении в методе NotHandled.Main() необработанного исключения типа System.IndexOutOfRangeException, которое связано с выходом индекса за границы массива.
Такие сообщения об ошибках полезны для отладки программы, но, по меньшей мере, нежелательны при ее использовании на практике! Именно поэтому так важно организовать обработку исключительных ситуаций в самой программе.
Как упоминалось ранее, тип генерируемого исключения должен соответствовать типу, указанному в операторе catch. В противном случае исключение не будет перехвачено. Например, в приведенной ниже программе предпринимается попытка перехватить ошибку нарушения границ массива в блоке catch, реагирующем на исключение DivideByZeroException, связанное с делением на нуль и являющееся еще одним стандартным исключением. Когда индексирование массива выходит за его границы, генерируется исключение IndexOutOfRangeException, но оно не будет перехвачено блоком catch, что приведет к аварийному завершению программы.
// Не сработает!
using System;
class ExcTypeMismatch {
static void Main() {
int[] nums = new int [4];
try {
Console.WriteLine(«До генерирования исключения.»);
// Сгенерировать исключение в связи с
//выходом индекса 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»);
}
/* Если перехват рассчитан на исключение DivideByZeroException, то перехватить ошибку нарушения границ массива не удастся. */
catch (DivideByZeroException) {
// Перехватить исключение.
Console.WriteLine(«Индекс вышел за границы массива!»);
}
Console.WriteLine(«После блока перехвата исключения.»);
}
}
Вот к какому результату приводит выполнение этой программы.
До генерирования исключения.
nums[0]: О
nums[1]: 1
nums[2]: 2
nums[3]: 3
Необработанное исключение: System.IndexOutOfRangeException:
Индекс находился вне границ массива в ExcTypeMismatch.Main() в <имя_файла>:строка 18
Как следует из приведенного выше результата, в блоке catch, реагирующем на исключение DivideByZeroException, не удалось перехватить исключение IndexOutOfRangeException.
Одно из главных преимуществ обработки исключительных ситуаций заключается в том, что она позволяет вовремя отреагировать на ошибку в программе и затем продолжить ее выполнение. В качестве примера рассмотрим еще одну программу, в которой элементы одного массива делятся на элементы другого. Если при этом происходит деление на нуль, то генерируется исключение DivideByZeroException. Обработка подобной исключительной ситуации заключается в том, что программа уведомляет об ошибке и затем продолжает свое выполнение. Таким образом, попытка деления на нуль не приведет к аварийному завершению программы из-за ошибки при ее выполнении. Вместо этого ошибка обрабатывается «изящно», не прерывая выполнение программы.
// Изящно обработать исключительную ситуацию и продолжить выполнение программы.
using System;
class ExcDemo3 {
static void Main() {
int[] numer = { 4, 8, 16, 32, 64, 128 };
int[] denom = { 2, 0, 4, 4, 0, 8 };
for(int i=0; i < numer.Length; i++) {
try {
Console.WriteLine(numer[i] + " / " +
denom[i] + " равно " +
numer[i]/denom[i]);
}
catch (DivideByZeroException) {
// Перехватить исключение.
Console.WriteLine(«Делить на нуль нельзя!»);
}
}
}
}
Ниже приведен результат выполнения этой программы.
4/2 равно 2
Делить на нуль нельзя!
16/4 равно 4
32/4 равно 8
Делить на нуль-нельзя!
128 / 8 равно 16
Из данного примера следует еще один важный вывод: как только исключение обработано, оно удаляется из системы. Поэтому в приведенной выше программе проверка ошибок в блоке try начинается снова на каждом шаге цикла for, при условии, что все предыдущие исключительные ситуации были обработаны. Это позволяет обрабатывать в программе повторяющиеся ошибки.
С одним оператором try можно связать несколько операторов catch. И на практике это делается довольно часто. Но все операторы catch должны перехватывать исключения разного типа. В качестве примера ниже приведена программа, в которой перехватываются ошибки выхода за границы массива и деления на нуль.
// Использовать несколько операторов catch.
using System;
class ExcDemo4 {
static void Main() {
// Здесь массив numer длиннее массива denom.
int[] numer = { 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 };
int[] denom = { 2, 0, 4, 4, 0, 8 };
for(int i=0; i < numer.Length; i++) {
try {
Console.WriteLine(numer[i] + " / " +
denom[i] + " равно " + numer[i]/denom[i ]) ;
}
catch (DivideByZeroException) {
Console.WriteLine(«Делить на нуль нельзя!»);
}
catch (IndexOutOfRangeException) {
Console.WriteLine(«Подходящий элемент не найден.»);
}
}
}
}
Вот к какому результату приводит выполнение этой программы.
4/2 равно 2
Делить на нуль нельзя!
16/4 равно 4
32/4 равно 8
Делить на нуль нельзя!
128 / 8 равно 16
Подходящий элемент не найден.
Подходящий элемент не найден.
Как следует из приведенного выше результата, каждый оператор catch реагирует только на свой тип исключения.
Вообще говоря, операторы catch выполняются по порядку их следования в программе. Но при этом выполняется только один блок catch, в котором тип исключения совпадает с типом генерируемого исключения. А все остальные блоки catch пропускаются.
Время от времени возникает потребность в перехвате всех исключений независимо от их типа. Для этой цели служит оператор catch, в котором тип и переменная исключения не указываются. Ниже приведена общая форма такого оператора.
catch {
// обработка исключений
}
С помощью такой формы создается «универсальный» обработчик всех исключений, перехватываемых в программе.
Ниже приведен пример такого "универсального" обработчика исключений. Обратите внимание на то, что он перехватывает и обрабатывает оба исключения, IndexOutOfRangeException и DivideByZeroException, генерируемых.в программе.
// Использовать «универсальный» обработчик исключений.
using System;
class ExcDemo5 {
static void Main() {
// Здесь массив numer длиннее массива denom.
int[] numer = { 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 };
int[] denom = { 2, 0, 4, 4, 0, 8 };
for (int i=0; i < numer.Length; i++) {
try {
Console.WriteLine(numer[i] + " / " +
denom[i] + " равно " + numer[i]/denom[i]);
}
catch { // «Универсальный» перехват.
Console.WriteLine («Возникла некоторая исключительная ситуация.»);
}
}
}
}
При выполнении этой программы получается следующий результат.
4/2 равно 2
Возникла некоторая исключительная ситуация.
16/4 равно 4
32/4 равно 8
Возникла некоторая исключительная ситуация.
128 / 8 равно 16
Возникла некоторая исключительная ситуация.
Возникла некоторая исключительная ситуация.
Применяя «универсальный» перехват, следует иметь в виду, что его блок должен располагаться последним по порядку среди всех блоков catch.
–
ПРИМЕЧАНИЕ
В подавляющем большинстве случаев “универсальный” обработчик исключений не применяется. Как правило, исключения, которые могут быть сгенерированы в коде, обрабатываются по отдельности. Неправильное использование “универсального" обработчика может привести к тому, что ошибки, перехватывавшиеся при тестировании программы, маскируются. Кроме того, организовать надлежащую обработку всех исключительных ситуаций в одном обработчике не так-то просто. Иными словами, “универсальный" обработчик исключений может оказаться пригодным лишь в особых случаях, например в инструментальном средстве анализа кода во время выполнения.
–
