Обработка исключений

Язык С#, как и многие другие объектно-ориентированные языки, реагирует на ошибки и ненормальные ситуации с помощью механизма обработки исключений.Исключение - это объект, генерирующий информацию о "необычном программном происшествии". При этом важно проводить различие между ошибкой в программе, ошибочной ситуацией и исключительной ситуацией.

Ошибка в программе допускается программистом при ее разработке. Например, вместо операции сравнения ( == ) используется операция присваивания ( = ). Программист должен исправить подобные ошибки до передачи кода программы заказчику. Использование механизма обработки исключений не является защитой от ошибок в программе.

Ошибочная ситуация вызвана действиями пользователя. Например, пользователь вместо числа ввел строку. Такая ошибка способна вызывать исключение. Программист должен предвидеть ошибочные ситуации и предотвращать их с помощью операторов, проверяющих допустимость поступающих данных.

Даже если программист исправил все свои ошибки в программе, предвидел все ошибочные ситуации, он все равно может столкнуться с непредсказуемыми и неотвратимыми проблемами - исключительными ситуациями. Например, нехваткой доступной памяти или попыткой открыть несуществующий файл. Исключительные ситуации программист предвидеть не может, но он может отреагировать на них так, что они не приведут к краху программы.

Для обработки ошибочных и исключительных ситуаций в С# используется специальная подсистема обработки исключений. Преимущество данной подсистемы состоит в автоматизации создания большей части кода по обработке исключений. Раньше этот код приходилось вводить в программу "вручную". Кроме этого обработчик исключений способен распознавать и выдавать информацию о таких стандартных исключениях, как деление на нуль или попадание вне диапазона определения индекса.

Оператор try

В С# исключения представляются классами. Все классы исключений порождены от встроенного класса исключений Exception, который определен в пространстве имен System.

Управление обработкой исключений основывается на использовании оператора try. Синтаксис оператора:

try	// контролируемый блок
{ 
…
}
catch //один или несколько блоков обработки исключений
{ 
…
}
finally	//блок завершения
{
…
}

Программные инструкции, которые нужно проконтролировать на предмет исключений, помещаются в блок try. Если исключение возникает в этом блоке, оно дает знать о себе выбросом определенного рода информации. Выброшенная информация может быть перехвачена и обработана соответствующим образом с помощью блока catch. Любой код, который должен быть обязательно выполнен при выходе из блока try, помещается в блок finally. Рассмотрим пример, демонстрирующий, как отследить и перехватить исключение.

static void Main()
{
int  x = int.Parse(Console.ReadLine());
int y =1 / x; 
Console.WriteLine(y);
}

Перечислим, какие исключительные ситуации могут возникнуть:

1. пользователь может ввести нечисловое значение
2. если ввести значение 0, то произойдет деление на 0.

Создайте указанные исключительные ситуации и посмотрите, как отреагирует на них система.

Теперь попробуем обработать эти ситуации. Для этого изменим код следующим образом.

static void Main()
{ 
  try
  {
    int x = int.Parse(Console.ReadLine());    
    int y =1 / x;
Console.WriteLine("y={0}", y);
    Console.WriteLine("блок try выполнился успешно");
  }
  catch		// *
  {
    Console.WriteLine("возникла какая-то ошибка");
  }
  Console.WriteLine("конец программы");
}

Рассмотрим, как обрабатываются исключения в данном примере. Когда возникает исключение, выполнение программы останавливается и управление передается блоку catch. Этот блок никогда не возвращает управление в то место программы, где возникло исключение. Поэтому команды из блока try, расположенные ниже строки, в которой возникло исключение, никогда не будут выполнены. Блок catch обрабатывает исключение, и выполнение программы продолжается с оператора, следующего за этим блоком.

В нашем случае при вводе нечислового значения или 0 будет выведено сообщение "возникла ошибка", а затем сообщение "конец программы".

Обработчик исключений позволяет не только отловить ошибку, но и вывести полную информацию о ней. Для демонстрации сказанного заменим блок catch следующим фрагментом.

catch (Exception error)
{
  Console.WriteLine("Возникла ошибка {0}", error);
}

Теперь, если возникнет исключительная ситуация, "выброшенная" информация будет записана в идентификатор error. Данную информацию можно просмотреть с помощью метода WriteLine. Такое сообщение очень полное и будет полезно только разработчику на этапе отладки проекта.

Для пользователя на этапе эксплуатации приложения достаточно более краткой информации о типе ошибке. С этой целью в С# выделены стандартные классы исключений, такие как DivideByZeroException, FormatException. Внесем изменения в программу.

static void Main()
{ 
  try
  {
    int x = int.Parse(Console.ReadLine());    // 1 ситуация              
    int y =1 / x;   // 2 ситуация
    Console.WriteLine("y={0}", y);
    Console.WriteLine("блок try выполнился успешно");
  }
  catch(FormatException)  // обработка 1 ситуации
  {
    Console.WriteLine("Ошибка: введено нечисловое значение!");                
  }
  catch (DivideByZeroException) // обработка 2 ситуации
  {
    Console.WriteLine("Ошибка: деление на 0!");
  }
  Console.WriteLine("конец программы");
}

В данном примере обрабатывается каждая ситуация в отдельности, при этом пользователю сообщается лишь минимальная информация об ошибке. В следующей таблице содержится описание наиболее часто используемых обработчиков стандартных исключений.

Одно из основных достоинств обработки исключений состоит в том, что она позволяет программе отреагировать на ошибку и продолжить выполнение. Рассмотрим программу, которая строит таблицу значений для функции вида y(x)=100/(x²-1).

static void Main()
{
 Console.WriteLine("a=");
 int a = int.Parse( Console.ReadLine());
 Console.WriteLine("b=");
 int b = int.Parse(Console.ReadLine());
 for (int i = a; i <= b; ++i)
 {
  try
  {
   Console.WriteLine("y({0})={1}", i, 100 / (i * i - 1));
  }
  catch (DivideByZeroException)
  {
   Console.WriteLine("y({0})=Деление на 0", i);
  }
 }
}

Если встречается деление на нуль, генерируется исключение типа DivideByZeroException. В программе это исключение обрабатывается выдачей сообщения об ошибке, после чего выполнение программы продолжается. При этом попытка разделить на нуль не вызывает внезапную динамическую ошибку (т.к. блок обработки прерываний помещен внутрь цикла for ). Вместо этого исключение позволяет красиво выйти из ошибочной ситуации и продолжить выполнение программы.