第8章 调试与异常处理

第8章调试与异常处理程序的开发过程难免会发生错误，在开发大型项目中，程序的调试是一个漫长的过程。本章将介绍在VS.NET开发环境下调试C#代码的各种方法，包括使用IDE的调试环境、人工寻找逻辑错误的常用策略，以及程序的异常处理机制。2023/2/12C#程序设计实用教程

8.1程序调试技术

VS.NET开发环境提供了强大的代码调试功能。本节将探讨如何利用它来快速消灭代码中的语法错误和逻辑错误。2023/2/13C#程序设计实用教程

8.1.1使用VisualStudio.NET错误报告

代码中的Bugs主要分为两种，一种是语法错误，另一种是逻辑错误。首先，来看如何使用VS.NET来解决第一类问题。语法错误是指程序员所输入的指令违反了C#语言的语法规定，例如下面的表达式： Stringstr=’HelloWorld’;显然，这里应该使用双引号表示字符串变量。当使用VS.NET编译代码时，VS.NET会在“任务列表”窗口提示出现错误，如图8-1所示。2023/2/14C#程序设计实用教程

8.1.1使用VisualStudio.NET错误报告

双击错误提示，VS.NET将自动将光标定位到出现错误的代码中。除了上面介绍的这种明显的语法错误之外，还有一些稍微复杂的语法错误。例如，试图在类外访问其私有成员，使用未赋值的变量等，都可以通过这种方式来解决。2023/2/15C#程序设计实用教程

8.1.2寻找逻辑错误

与语法错误相比，逻辑错误是更让人头痛的问题。逻辑错误是指代码在语法上没有错误，但是从程序的功能上看，代码却无法正确完成其功能。同样可以使用VS.NET来寻找逻辑错误。在调试模式下运行程序时，VS.NET并非仅仅是给出最后的结果，还保留了应用程序所有的中间结果，即VS.NET知道代码每一行都发生了什么。既然这样，程序员就可以通过跟踪这些中间结果，来发现Bug到底藏在哪里。为了便于介绍，首先给出一个含有逻辑错误的示例代码如下：2023/2/16C#程序设计实用教程

8.1.2寻找逻辑错误

【例10-1】含有逻辑错误的示例。usingSystem;

namespaceExample_LogicError{ publicclassStudent { ///<summary> ///输出10次：“我不敢了！”

///</summary> publicvoidPunish() { for(inti=0;i<=10;i++) { Console.WriteLine("我不敢了！"); } } }

2023/2/17C#程序设计实用教程

8.1.2寻找逻辑错误

///<summary> ///Class1的摘要说明。 ///</summary> classClass1 { ///<summary> ///应用程序的主入口点。 ///</summary> [STAThread] staticvoidMain(string[]args) { Students=newStudent(); s.Punish(); } }}2023/2/18C#程序设计实用教程

8.1.2寻找逻辑错误

代码定义了一个学生类，其中有一个方法Punish()，希望输出10次“我不敢了！”。然而，结果却输出11次。相信读者已经找到了Bug在哪里，就是for语句的循环语句： for(inti=0;i<=10;i++)中的“i<=10”，应当改为“i<10”。然而，在实际的开发中，逻辑错误往往没有这么容易被发现。针对这个示例，下面来看如何使用VS.NET把Bug找出来。首先介绍如何配置VS.NET使其进入调试环境。2023/2/19C#程序设计实用教程

8.1.2寻找逻辑错误

想要跟踪代码，要把VS.NET配置为中断模式。这时，需要把程序的输出项选为Debug，操作很简单：在VS.NET工具菜单的“启动调试”按钮后面，调整下拉框的内容为Debug即可，如图8-2所示。2023/2/110C#程序设计实用教程

8.1.3单步执行程序

首先可以使用单步执行来运行程序，然后跟踪代码的每一步代码，最后找到Bug在哪里。想要单步执行，可以使用快捷键F11，或者单击菜单命令【调试】→【逐语句】。开始单步执行后，程序将首先暂停在主函数的第一行，继续使用快捷键F10或F11可以向下执行。两者的区别在于：单步执行时，可以选择是否路过一行代码中所调用的方法，如果是，则使用F10；如果想要进入过程，进行更为细致的观察，则需要使用F11。另外，当程序暂停以后，VS.NET的监视窗口便可以显示当前执行位置的变量值情况，当使用F11单步Punish方法后，“监视”窗口如图8-3所示。2023/2/111C#程序设计实用教程

8.1.3单步执行程序

监视窗口有3列，分别显示想要监视的变量名称、变量的值，以及变量的数据类型。如果想要监视某个变量的值，可以在监视窗口的“名称”栏直接输入这个值，也可以把这个值从代码中选中，然后按住左键，直接拖放到监视窗口中。另外，除监视窗口之外，还有自动窗口和局部变量窗口。2023/2/112C#程序设计实用教程

8.1.3单步执行程序

在本例中，需要执行for语句的语句体，即把以下语句： Console.WriteLine("我不敢了！");执行11次，因此需要在这里按11次F10，然后仔细观察监视窗口内i的值。在最后一次的时候，将发现i值为10，这时便可以发现问题所在了。2023/2/113C#程序设计实用教程

8.1.4设置断点

对于单步执行，有时候对于较大规模程序的调试是显然不可行的。在此，还有另一种方式来解决这个问题，就是使代码暂停在程序员想要的地方，也就是设置断点（Breakpoint）。先来看下面所示的代码，这段代码是求10以内的素数，运行结果如图8-4所示。2023/2/114C#程序设计实用教程

8.1.4设置断点

【例10-2】求出10以内的素数。staticvoidMain(string[]args){inti,s;for(s=2;s<10;s++){for(i=2;i<s;i++){if(s%i!=0)break;}if(i>=s)Console.WriteLine("{0}是素数",s);elseConsole.WriteLine("{0}不是素数",s);} Console.Read();}2023/2/115C#程序设计实用教程

8.1.4设置断点

由运行结果可知，这段代码虽然没有语法错误，但执行出来的结果却不正确。要判定问题出在哪里，就需要用VS2005中的调试工具来进行检查。在此，通过设置断点来解决此问题的调试。2023/2/116C#程序设计实用教程

8.1.4设置断点

首先在程序可能出现问题的开始处设置断点，使程序能够在某一行程序上停下来。使用中断的方法有以下几种：在设置断点时，首先把光标放置在想要程序需要暂停的地方，然后使用快捷键F9或者用鼠标单击那一行的前边界或者Ctrl+D+N或者单击菜单命令【调试】→【新断点】。如果使用后两者进行设置断点，将出现断点属性对话框，如图8-5所示。2023/2/117C#程序设计实用教程

8.1.4设置断点

该程序的断点设置在外层循环体语句开始处，如图8-6所示，用圆点来表示。单击“启动调试”按钮

，或按下F5键，程序执行到断点处中断，根据前面的运行结果，第１个数据结果是正确的，单击“启动调试”按钮，使第1个数据输出，程序停留在断点处，开始执行第2个数据的循环。2023/2/118C#程序设计实用教程

8.1.4设置断点

单击“逐语句”按钮

或按下F11键，程序从断点处逐语句执行，黄色显示当前要执行的语句。当程序逐句执行时，可以从“局部变量”窗口查看当前变量的值，在即时窗口检查某个变量或表达式的值，还可以在即时窗口中执行一些VisualStudio命令。选择“调试”→“窗口”，打开“局部变量”窗口，如图8-7所示，在这个窗口中，可以看到当前方法中的局部变量的值。打开“即时窗口”，如图8-8所示，在这个窗口可以输入命令，查看变量，或计算表达式的值。2023/2/119C#程序设计实用教程

8.1.4设置断点

“即时窗口”是一个有用的调试工具，在提示符“>”状态下，输入字母，可以智能显示相关的命令。通过调试，当s等于3时，内层循环结束后，i的值应该为3，可见出现问题的原因在于内循环中。单击“停止调试”按钮或按下Shift+F5组合键，停止程序运行。将错误语句修改为： if(s%i==0)break;则程序运行结果正确。2023/2/120C#程序设计实用教程

8.1.5在哪里设置断点

在工程中，如何恰当地设置断点，以迅速地缩小Bug藏身之处，是非常重要的技术。在此简单介绍常用的设置断点策略。1.从大到小，逐步缩小范围有时候，程序员很难判定错误到底出现在哪种方法、哪一行，这时，可以从外到内，从大到小，逐步缩小Bug所在的范围。一方面，可以通过设置断点，然后逐个过程执行来实现。2023/2/121C#程序设计实用教程

8.1.5在哪里设置断点

另一方面，还需要程序员理清代码的逻辑结构，迅速判定Bug可能所在的位置，然后在相应的位置设置断点进行验证。2023/2/122C#程序设计实用教程

8.1.5在哪里设置断点

2.注释掉可能出错的行另外一种比较有效的寻找Bug的策略是，注释掉一部分代码，然后运行程序，看其是否出错。其实这也是缩小Bug所在范围的一种策略，不同于使用断点来实现。在注释掉一部分代码之后，运行程序，如果程序不再出现错误，那么很明显，Bug就在注释掉的代码之中。但是反过来，如果注释掉部分代码后运行结果仍不正确，也不能说注释掉的代码肯定正确。2023/2/123C#程序设计实用教程

8.2异常处理

再熟练的程序员也不能说自己编写的代码没有任何问题。可以说，代码中异常陷阱无处不在，如数据库连接失败、IO错误、数据溢出、数组下标越界等。鉴于此，C#提供了异常处理机制，允许开发者捕捉程序运行时可能出现的异常。2023/2/124C#程序设计实用教程

8.2.1异常类

当代码出现诸如被除数为零、分配空间失败等错误时，就会自动创建异常对象，它们大多是C#异常类的实例。System.Exception类是异常类的基类，一般不要直接使用System.Exception，它没有反映具体的异常信息，而使用是它的派生类。在C#中，经常使用的异常类见表8-1。2023/2/125C#程序设计实用教程

8.2.1异常类

2023/2/126C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

在C#中，使用try、catch和finally关键字定义异常代码块。【例10-3】异常处理的示例。程序代码如下：///<summary>///未使用异常处理机制示例///</summary>publicvoidtest_notry(){ int[]arr={0,1,2}; for(inti=0;i<=3;i++) //i==3时，越界了！ { Console.WriteLine(arr[i]); }}2023/2/127C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

程序运行后，会报错：

“未处理的异常：System.IndexOutOfRangeException:索引超出了数组界限。”2023/2/128C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

停止继续运行。通过使用try-catch-finally语句处理后就可以妥善解决这个问题。将有可能发生异常的代码放在try语句块，处理try语句中出现的异常代码放到catch语句块，finally语句则是不管try语句中有没有异常发生，最后都要执行finally语句中的程序块。2023/2/129C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

publicvoidtest_withtry(){ int[]arr={0,1,2}; try { for(inti=0;i<=3;i++) //i==3时，越界了！ { Console.WriteLine(arr[i]); } } catch(Exceptione) { Console.WriteLine(e.Message); } finally { Console.WriteLine("Exittest_withtry()"); }}2023/2/130C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

说明：当在try{…}代码块中出现异常时，C#将自动转向catch{…}代码块，并执行其中的内容。无论是否出现异常，程序都会执行finally{…}中的代码。try-catch-finally语句有三种形式：try-catchtry-catch-finallytry-finally通常情况下要将可能发生异常的多条代码放入在try块中，一个try块必须有至少一个与之相关联的catch块或finally块，单独一个try块是没有意义的。2023/2/131C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

catch块中包含的是出现异常时要执行的代码。一个try后面可以有零个以上的catch块。如果try语句中没有异常，则catch块中代码不会被执行。catch后面括号放入希望捕获的异常。当两个catch语句的异常类有派生关系的时候，要将包括派生的异常类catch语句放到前面，包括基类的catch语句放置到后面。finally块包含了一定要执行的代码，通常是一些资源释放，关闭文件等代码。2023/2/132C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

下面请看多catch语句的示例。【例10-4】含有多catch语句的示例。///<summary>///使用异常处理机制示例///</summary>publicvoidtest_withtry_mulcatch(){int[]arr={0,1,2};

2023/2/133C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

try{for(inti=0;i<=3;i++) //i==3时，越界了！{Console.WriteLine(arr[i]);}

}catch(IndexOutOfRangeExceptione){Console.WriteLine(e.Message);}catch(Exceptione){Console.WriteLine(e.Message);}finally{Console.WriteLine("Exittest_withtry_mulcatch()");}}2023/2/134C#程序设计实用教程

8.2.2异常处理

运行结果如下：索引超出了数组界限。Exittest_withtry_mulcatch()第一个catch语句捕获异常是IndexOutOfRangeException，表示使用了下标小于零或超出数组下标界限的数组时引发异常，第二个catch语句捕获异常是Exception，它是所有异常类的基类。最终执行的是第二个catch语句。但是，如果将在代码中现有的第二个catch语句作为第一个catch语句来使用，程序编译不能通过，将提示：“上一个

catch子句已经捕获了此类型或超类型 (“System.Exception”)的所有异常”。2023/2/135C#程序设计实用教程

8.3高质量编码标准

一般来说，程序总是有可能出现错误的。不过，好的编码方式可以大大降低常见错误出现的机会。8.3.1好的编码结构对比下面两段代码，它们的功能相同，都是定义了一个圆类，并包含求面积的方法。2023/2/136C#程序设计实用教程

8.3.1好的编码结构

代码段A（结构良好的圆类实现）：publicclassCircle{publicdoubledblRadius;

publicCircle(double_dblRadius){this.dblRadius=_dblRadius;}

publicdoubleGetArea(){returndblRadius*dblRadius*3.1415926;}}2023/2/137C#程序设计实用教程

8.3.1好的编码结构

代码段B（结构混乱的圆类实现）：publicclassCircle{publicdoubledblRadius;publicCircle(double_dblRadius){this.dblRadius=_dblRadius;}

publicdoubleGetArea(){returndblRadius*dblRadius*3.1415926;}}相信，在不做任何解释的情况下，读者是能看明白代码A的内容，因为它缩进结构良好，体现了清晰的逻辑结构。而代码B呢？要想看明白，则很困难。2023/2/138C#程序设计实用教程

8.3.1好的编码结构

说明：缩进应使用Tab键，而不要使用空格键。由上述可以看出，良好的代码层次结构以及清晰的代码逻辑结构，可以很大程序上提高代码的质量，一方面可以降低程序员出错的可能性，另一方面，在代码出现错误的时候也较容易寻找到错误所在。2023/2/139C#程序设计实用教程

8.3.2好的注释风格

良好的注释可以大大提高代码的可阅读性，另外在编写程序时，还可以帮助程序员具有更为清晰的编程思路。同样，比较8.3.1中的代码段A与下面的代码段C。2023/2/140C#程序设计实用教程

8.3.2好的注释风格

代码段C（具有良好注释的圆类实现）：///<summary>///圆类///</summary>publicclassCircle{publicdoubledblRadius;

//半径

///<summary>///构造函数///</summary>///<paramname="_dblRadius">半径</param>publicCircle(double_dblRadius){this.dblRadius=_dblRadius;}2023/2/141C#程序设计实用教程

8.3.2好的注释风格

///<summary>///求圆的面积///</summary>///<returns>面积</returns>publicdoubleGetArea(){returndblRadius*dblRadius*3.1415926;}}2023/2/142C#程序设计实用教程

8.3.2好的注释风格

显而易见，有了注释之后，完全没有必要对这段代码进行解释了，读者一定能够看懂。另外，VS.NET提供了良好的自动注释功能，在方法或者类的前面用“///”添加注释时，会自动生成大量的注释格式，只需要在相应的位置添入注释项即可。在此，推荐尽量使用“///”对类或方法进行注释，这样做还有另外一个好处，当引用这个类或者方法时，VS.NET会自动提示注释的内容。2023/2/143C#程序设计实用教程

8.3.3好的命名规范

在编码中，常常使用到的命名规范有：Pascal命名规范：每个单词的首字母大写，例如ProductType。Camel命名规范：首个单词的首字母小写，其余单词的首字母大写，例如productType。在C#中，推荐的命名规范如下：（1）类名使用Pascal命名规范，如：pu