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= C#异常类型 =

'''C#异常类型'''是.NET框架中用于表示程序运行时错误的对象，它们继承自<code>System.Exception</code>类。异常处理机制允许开发者捕获、处理和记录错误，从而提高程序的健壮性。本文将详细介绍C#中的主要异常类型及其使用场景。

== 异常基础 ==
在C#中，当程序执行过程中发生意外情况（如除以零、空引用、文件不存在等）时，会'''抛出异常'''（throw exception）。异常对象包含错误信息、堆栈跟踪等数据，可通过<code>try-catch-finally</code>块处理。

=== 异常类层次结构 ===
<mermaid>
classDiagram
    class Exception{
        +string Message
        +string StackTrace
        +Exception InnerException
        +virtual string ToString()
    }
    class SystemException
    class ApplicationException
    class IOException
    class NullReferenceException
    class DivideByZeroException
    class ArgumentException{
        +string ParamName
    }
    Exception <|-- SystemException
    Exception <|-- ApplicationException
    SystemException <|-- NullReferenceException
    SystemException <|-- DivideByZeroException
    SystemException <|-- ArgumentException
    SystemException <|-- IOException
</mermaid>

== 常见异常类型 ==

=== 1. System.SystemException ===
.NET运行时抛出的基类异常，通常表示不可恢复的系统级错误。

==== 示例：NullReferenceException ====
当尝试访问空对象的成员时抛出：
<syntaxhighlight lang="csharp">
string text = null;
try 
{
    Console.WriteLine(text.Length); // 抛出NullReferenceException
}
catch (NullReferenceException ex)
{
    Console.WriteLine($"错误：{ex.Message}");
}
</syntaxhighlight>
'''输出'''：
<pre>
错误：Object reference not set to an instance of an object.
</pre>

=== 2. System.ArgumentException ===
当方法参数无效时抛出，其子类包括：
* <code>ArgumentNullException</code> - 参数为null
* <code>ArgumentOutOfRangeException</code> - 参数超出有效范围

==== 示例 ====
<syntaxhighlight lang="csharp">
void ValidateAge(int age)
{
    if (age < 0)
        throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(age), "年龄不能为负数");
}

try 
{
    ValidateAge(-5);
}
catch (ArgumentOutOfRangeException ex)
{
    Console.WriteLine($"{ex.ParamName}: {ex.Message}");
}
</syntaxhighlight>
'''输出'''：
<pre>
age: 年龄不能为负数
</pre>

=== 3. System.IO.IOException ===
I/O操作失败时抛出，如文件访问错误。

==== 实际案例：文件读取 ====
<syntaxhighlight lang="csharp">
try 
{
    string content = File.ReadAllText("nonexistent.txt");
}
catch (FileNotFoundException ex)
{
    Console.WriteLine($"文件未找到: {ex.FileName}");
}
catch (IOException ex)
{
    Console.WriteLine($"IO错误: {ex.Message}");
}
</syntaxhighlight>

== 自定义异常 ==
可通过继承<code>Exception</code>类创建自定义异常：

<syntaxhighlight lang="csharp">
public class InsufficientFundsException : Exception
{
    public decimal CurrentBalance { get; }
    public decimal RequiredAmount { get; }

    public InsufficientFundsException(decimal current, decimal required)
        : base($"余额不足。当前余额: {current}, 需支付: {required}")
    {
        CurrentBalance = current;
        RequiredAmount = required;
    }
}

// 使用示例
try
{
    throw new InsufficientFundsException(100m, 150m);
}
catch (InsufficientFundsException ex)
{
    Console.WriteLine(ex.Message);
    Console.WriteLine($"差额: {ex.RequiredAmount - ex.CurrentBalance}");
}
</syntaxhighlight>

== 最佳实践 ==
* 优先使用具体的异常类型而非基类<code>Exception</code>
* 为可恢复的错误使用异常，而非控制程序流程
* 记录异常的<code>StackTrace</code>以便调试
* 自定义异常应提供有意义的错误信息

== 数学异常示例 ==
计算平方根时处理<code>ArgumentException</code>：

<math>
\sqrt{x} \quad \text{要求} \quad x \geq 0
</math>

<syntaxhighlight lang="csharp">
double SafeSqrt(double x)
{
    if (x < 0)
        throw new ArgumentException("输入不能为负数", nameof(x));
    return Math.Sqrt(x);
}
</syntaxhighlight>

== 总结表 ==
{| class="wikitable"
|+ 主要C#异常类型
! 异常类型 !! 触发条件 !! 典型场景
|-
| <code>NullReferenceException</code> || 访问null对象成员 || 未初始化的对象
|-
| <code>DivideByZeroException</code> || 整数除以零 || 数学计算
|-
| <code>IndexOutOfRangeException</code> || 数组越界访问 || 集合操作
|-
| <code>InvalidCastException</code> || 无效类型转换 || 类型处理
|-
| <code>FormatException</code> || 格式解析失败 || 字符串转换
|}

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