使用例外狀況

發行項
02/22/2024

在 C# 中，若程式在執行階段發生錯誤，會利用一種稱為例外狀況的機制，讓整個程式都得知此狀況。例外狀況會由發生錯誤的程式碼擲回，然後被可更正該錯誤的程式碼攔截。例外狀況會由 .NET 執行階段或程式中的程式碼擲回。一旦擲回了例外狀況，便會在呼叫堆疊中將此訊息往上傳，直至找到例外狀況的 catch 陳述式為止。未被攔截的例外狀況會由系統提供的泛型例外處理常式負責處理，這時會顯示對話方塊。

例外狀況會以衍生自 Exception 的類別表示。此類別會識別例外狀況的類型，並包含具有例外狀況詳細資料的屬性。擲回例外狀況的作業包括建立例外狀況衍生類別的執行個體、選擇性地設定例外狀況的屬性，然後使用 throw 關鍵字擲回物件。例如：

class CustomException : Exception
{
    public CustomException(string message)
    {
    }
}
private static void TestThrow()
{
    throw new CustomException("Custom exception in TestThrow()");
}

擲回例外狀況之後，執行階段會檢查目前的陳述式是否在 try 區塊內。如果是的話，便會檢查與 try 區塊關聯的任何 catch 區塊，以查看其是否能攔截該例外狀況。 Catch 區塊通常會指定例外狀況類型；如果 catch 區塊的類型與例外狀況或其基底類別的類型相同，catch 區塊便可處理此方法。例如：

try
{
    TestThrow();
}
catch (CustomException ex)
{
    System.Console.WriteLine(ex.ToString());
}

如果擲回例外狀況的陳述式不在 try 區塊內，或是例外狀況所在的 try 區塊內沒有相符的 catch 區塊，執行階段便會檢查 try 陳述式和 catch 區塊的呼叫方法。執行階段會繼續在呼叫堆疊中往上搜尋，直到找到相容的 catch 區塊。找到並執行 catch 區塊之後，控制項就會傳遞至該 catch 區塊後面的下一個陳述式。

try 陳述式可以包含多個 catch 區塊。第一個可以處理例外狀況的 catch 陳述式會先執行，接在後面的任何 catch 陳述式不論相容與否，都會予以略過。將 catch 區塊從最特殊 (最具衍生性) 的區塊排列到最不特殊的區塊。例如：

using System;
using System.IO;

namespace Exceptions
{
    public class CatchOrder
    {
        public static void Main()
        {
            try
            {
                using (var sw = new StreamWriter("./test.txt"))
                {
                    sw.WriteLine("Hello");
                }
            }
            // Put the more specific exceptions first.
            catch (DirectoryNotFoundException ex)
            {
                Console.WriteLine(ex);
            }
            catch (FileNotFoundException ex)
            {
                Console.WriteLine(ex);
            }
            // Put the least specific exception last.
            catch (IOException ex)
            {
                Console.WriteLine(ex);
            }
            Console.WriteLine("Done");
        }
    }
}

執行 catch 之前，執行階段會檢查 finally 區塊。 Finally 區塊可讓程式設計人員清除任何中止之 try 區塊中所殘留的任何模稜兩可狀態，或是不用等候執行階段內的記憶體回收行程完成物件，便可釋放任何外部資源 (例如圖形控制代碼、資料庫連接，或檔案資料流)。例如：

static void TestFinally()
{
    FileStream? file = null;
    //Change the path to something that works on your machine.
    FileInfo fileInfo = new System.IO.FileInfo("./file.txt");

    try
    {
        file = fileInfo.OpenWrite();
        file.WriteByte(0xF);
    }
    finally
    {
        // Closing the file allows you to reopen it immediately - otherwise IOException is thrown.
        file?.Close();
    }

    try
    {
        file = fileInfo.OpenWrite();
        Console.WriteLine("OpenWrite() succeeded");
    }
    catch (IOException)
    {
        Console.WriteLine("OpenWrite() failed");
    }
}

當 WriteByte() 擲回例外狀況時，如果未呼叫 file.Close()，則嘗試重新開啟檔案之第二個 try 區塊中的程式碼會失敗，而且該檔案會保持鎖定狀態。由於即使擲回例外狀況也會執行 finally 區塊，因此上述範例中的 finally 區塊可讓檔案正常關閉，並協助避免發生錯誤。

擲回例外狀況之後，如果在呼叫堆疊中找不到相容的 catch 區塊，則會發生下列三種情況的其中一種：

如果例外狀況在完成項內，就會中止完成項並呼叫基底完成項 (如果有)。
如果呼叫堆疊包含靜態建構函式或靜態欄位初始設定式，則會擲回 TypeInitializationException，同時將原始例外狀況指派給新例外狀況的 InnerException 屬性。
如果到達執行緒的開頭，則會終止執行緒。

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