C Sharp 异常类型

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System.Exception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try-catch-finally块处理。

异常类层次结构

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

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：

string text = null;
try 
{
    Console.WriteLine(text.Length); // 抛出NullReferenceException
}
catch (NullReferenceException ex)
{
    Console.WriteLine($"错误：{ex.Message}");
}

输出：

错误：Object reference not set to an instance of an object.

2. System.ArgumentException

当方法参数无效时抛出，其子类包括：

• ArgumentNullException - 参数为null
• ArgumentOutOfRangeException - 参数超出有效范围

示例

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}");
}

输出：

age: 年龄不能为负数

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

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}");
}

自定义异常

可通过继承Exception类创建自定义异常：

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}");
}

最佳实践

• 优先使用具体的异常类型而非基类Exception
• 为可恢复的错误使用异常，而非控制程序流程
• 记录异常的StackTrace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ArgumentException：

$\sqrt{x}\text{要求}x\ge 0$

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

总结表

主要C#异常类型

异常类型	触发条件	典型场景
NullReferenceException	访问null对象成员	未初始化的对象
DivideByZeroException	整数除以零	数学计算
IndexOutOfRangeException	数组越界访问	集合操作
InvalidCastException	无效类型转换	类型处理
FormatException	格式解析失败	字符串转换