第8章 調(diào)試與異常處理

第8章調(diào)試與異常處理程序的開發(fā)過程難免會發(fā)生錯誤，在開發(fā)大型項目中，程序的調(diào)試是一個漫長的過程。本章將介紹在VS.NET開發(fā)環(huán)境下調(diào)試C#代碼的各種方法，包括使用IDE的調(diào)試環(huán)境、人工尋找邏輯錯誤的常用策略，以及程序的異常處理機制。2023/2/12C#程序設計實用教程

8.1程序調(diào)試技術

VS.NET開發(fā)環(huán)境提供了強大的代碼調(diào)試功能。本節(jié)將探討如何利用它來快速消滅代碼中的語法錯誤和邏輯錯誤。2023/2/13C#程序設計實用教程

8.1.1使用VisualStudio.NET錯誤報告

代碼中的Bugs主要分為兩種，一種是語法錯誤，另一種是邏輯錯誤。首先，來看如何使用VS.NET來解決第一類問題。語法錯誤是指程序員所輸入的指令違反了C#語言的語法規(guī)定，例如下面的表達式： Stringstr=’HelloWorld’;顯然，這里應該使用雙引號表示字符串變量。當使用VS.NET編譯代碼時，VS.NET會在“任務列表”窗口提示出現(xiàn)錯誤，如圖8-1所示。2023/2/14C#程序設計實用教程

8.1.1使用VisualStudio.NET錯誤報告

雙擊錯誤提示，VS.NET將自動將光標定位到出現(xiàn)錯誤的代碼中。除了上面介紹的這種明顯的語法錯誤之外，還有一些稍微復雜的語法錯誤。例如，試圖在類外訪問其私有成員，使用未賦值的變量等，都可以通過這種方式來解決。2023/2/15C#程序設計實用教程

8.1.2尋找邏輯錯誤

與語法錯誤相比，邏輯錯誤是更讓人頭痛的問題。邏輯錯誤是指代碼在語法上沒有錯誤，但是從程序的功能上看，代碼卻無法正確完成其功能。同樣可以使用VS.NET來尋找邏輯錯誤。在調(diào)試模式下運行程序時，VS.NET并非僅僅是給出最后的結果，還保留了應用程序所有的中間結果，即VS.NET知道代碼每一行都發(fā)生了什么。既然這樣，程序員就可以通過跟蹤這些中間結果，來發(fā)現(xiàn)Bug到底藏在哪里。為了便于介紹，首先給出一個含有邏輯錯誤的示例代碼如下：2023/2/16C#程序設計實用教程

8.1.2尋找邏輯錯誤

【例10-1】含有邏輯錯誤的示例。usingSystem;

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

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

2023/2/17C#程序設計實用教程

8.1.2尋找邏輯錯誤

///<summary> ///Class1的摘要說明。 ///</summary> classClass1 { ///<summary> ///應用程序的主入口點。 ///</summary> [STAThread] staticvoidMain(string[]args) { Students=newStudent(); s.Punish(); } }}2023/2/18C#程序設計實用教程

8.1.2尋找邏輯錯誤

代碼定義了一個學生類，其中有一個方法Punish()，希望輸出10次“我不敢了！”。然而，結果卻輸出11次。相信讀者已經(jīng)找到了Bug在哪里，就是for語句的循環(huán)語句： for(inti=0;i<=10;i++)中的“i<=10”，應當改為“i<10”。然而，在實際的開發(fā)中，邏輯錯誤往往沒有這么容易被發(fā)現(xiàn)。針對這個示例，下面來看如何使用VS.NET把Bug找出來。首先介紹如何配置VS.NET使其進入調(diào)試環(huán)境。2023/2/19C#程序設計實用教程

8.1.2尋找邏輯錯誤

想要跟蹤代碼，要把VS.NET配置為中斷模式。這時，需要把程序的輸出項選為Debug，操作很簡單：在VS.NET工具菜單的“啟動調(diào)試”按鈕后面，調(diào)整下拉框的內(nèi)容為Debug即可，如圖8-2所示。2023/2/110C#程序設計實用教程

8.1.3單步執(zhí)行程序

首先可以使用單步執(zhí)行來運行程序，然后跟蹤代碼的每一步代碼，最后找到Bug在哪里。想要單步執(zhí)行，可以使用快捷鍵F11，或者單擊菜單命令【調(diào)試】→【逐語句】。開始單步執(zhí)行后，程序?qū)⑹紫葧和Ｔ谥骱瘮?shù)的第一行，繼續(xù)使用快捷鍵F10或F11可以向下執(zhí)行。兩者的區(qū)別在于：單步執(zhí)行時，可以選擇是否路過一行代碼中所調(diào)用的方法，如果是，則使用F10；如果想要進入過程，進行更為細致的觀察，則需要使用F11。另外，當程序暫停以后，VS.NET的監(jiān)視窗口便可以顯示當前執(zhí)行位置的變量值情況，當使用F11單步Punish方法后，“監(jiān)視”窗口如圖8-3所示。2023/2/111C#程序設計實用教程

8.1.3單步執(zhí)行程序

監(jiān)視窗口有3列，分別顯示想要監(jiān)視的變量名稱、變量的值，以及變量的數(shù)據(jù)類型。如果想要監(jiān)視某個變量的值，可以在監(jiān)視窗口的“名稱”欄直接輸入這個值，也可以把這個值從代碼中選中，然后按住左鍵，直接拖放到監(jiān)視窗口中。另外，除監(jiān)視窗口之外，還有自動窗口和局部變量窗口。2023/2/112C#程序設計實用教程

8.1.3單步執(zhí)行程序

在本例中，需要執(zhí)行for語句的語句體，即把以下語句： Console.WriteLine("我不敢了！");執(zhí)行11次，因此需要在這里按11次F10，然后仔細觀察監(jiān)視窗口內(nèi)i的值。在最后一次的時候，將發(fā)現(xiàn)i值為10，這時便可以發(fā)現(xiàn)問題所在了。2023/2/113C#程序設計實用教程

8.1.4設置斷點

對于單步執(zhí)行，有時候?qū)τ谳^大規(guī)模程序的調(diào)試是顯然不可行的。在此，還有另一種方式來解決這個問題，就是使代碼暫停在程序員想要的地方，也就是設置斷點（Breakpoint）。先來看下面所示的代碼，這段代碼是求10以內(nèi)的素數(shù)，運行結果如圖8-4所示。2023/2/114C#程序設計實用教程

8.1.4設置斷點

【例10-2】求出10以內(nèi)的素數(shù)。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}是素數(shù)",s);elseConsole.WriteLine("{0}不是素數(shù)",s);} Console.Read();}2023/2/115C#程序設計實用教程

8.1.4設置斷點

由運行結果可知，這段代碼雖然沒有語法錯誤，但執(zhí)行出來的結果卻不正確。要判定問題出在哪里，就需要用VS2005中的調(diào)試工具來進行檢查。在此，通過設置斷點來解決此問題的調(diào)試。2023/2/116C#程序設計實用教程

8.1.4設置斷點

首先在程序可能出現(xiàn)問題的開始處設置斷點，使程序能夠在某一行程序上停下來。使用中斷的方法有以下幾種：在設置斷點時，首先把光標放置在想要程序需要暫停的地方，然后使用快捷鍵F9或者用鼠標單擊那一行的前邊界或者Ctrl+D+N或者單擊菜單命令【調(diào)試】→【新斷點】。如果使用后兩者進行設置斷點，將出現(xiàn)斷點屬性對話框，如圖8-5所示。2023/2/117C#程序設計實用教程

8.1.4設置斷點

該程序的斷點設置在外層循環(huán)體語句開始處，如圖8-6所示，用圓點來表示。單擊“啟動調(diào)試”按鈕

，或按下F5鍵，程序執(zhí)行到斷點處中斷，根據(jù)前面的運行結果，第１個數(shù)據(jù)結果是正確的，單擊“啟動調(diào)試”按鈕，使第1個數(shù)據(jù)輸出，程序停留在斷點處，開始執(zhí)行第2個數(shù)據(jù)的循環(huán)。2023/2/118C#程序設計實用教程

8.1.4設置斷點

單擊“逐語句”按鈕

或按下F11鍵，程序從斷點處逐語句執(zhí)行，黃色顯示當前要執(zhí)行的語句。當程序逐句執(zhí)行時，可以從“局部變量”窗口查看當前變量的值，在即時窗口檢查某個變量或表達式的值，還可以在即時窗口中執(zhí)行一些VisualStudio命令。選擇“調(diào)試”→“窗口”，打開“局部變量”窗口，如圖8-7所示，在這個窗口中，可以看到當前方法中的局部變量的值。打開“即時窗口”，如圖8-8所示，在這個窗口可以輸入命令，查看變量，或計算表達式的值。2023/2/119C#程序設計實用教程

8.1.4設置斷點

“即時窗口”是一個有用的調(diào)試工具，在提示符“>”狀態(tài)下，輸入字母，可以智能顯示相關的命令。通過調(diào)試，當s等于3時，內(nèi)層循環(huán)結束后，i的值應該為3，可見出現(xiàn)問題的原因在于內(nèi)循環(huán)中。單擊“停止調(diào)試”按鈕或按下Shift+F5組合鍵，停止程序運行。將錯誤語句修改為： if(s%i==0)break;則程序運行結果正確。2023/2/120C#程序設計實用教程

8.1.5在哪里設置斷點

在工程中，如何恰當?shù)卦O置斷點，以迅速地縮小Bug藏身之處，是非常重要的技術。在此簡單介紹常用的設置斷點策略。1.從大到小，逐步縮小范圍有時候，程序員很難判定錯誤到底出現(xiàn)在哪種方法、哪一行，這時，可以從外到內(nèi)，從大到小，逐步縮小Bug所在的范圍。一方面，可以通過設置斷點，然后逐個過程執(zhí)行來實現(xiàn)。2023/2/121C#程序設計實用教程

8.1.5在哪里設置斷點

另一方面，還需要程序員理清代碼的邏輯結構，迅速判定Bug可能所在的位置，然后在相應的位置設置斷點進行驗證。2023/2/122C#程序設計實用教程

8.1.5在哪里設置斷點

2.注釋掉可能出錯的行另外一種比較有效的尋找Bug的策略是，注釋掉一部分代碼，然后運行程序，看其是否出錯。其實這也是縮小Bug所在范圍的一種策略，不同于使用斷點來實現(xiàn)。在注釋掉一部分代碼之后，運行程序，如果程序不再出現(xiàn)錯誤，那么很明顯，Bug就在注釋掉的代碼之中。但是反過來，如果注釋掉部分代碼后運行結果仍不正確，也不能說注釋掉的代碼肯定正確。2023/2/123C#程序設計實用教程

8.2異常處理

再熟練的程序員也不能說自己編寫的代碼沒有任何問題。可以說，代碼中異常陷阱無處不在，如數(shù)據(jù)庫連接失敗、IO錯誤、數(shù)據(jù)溢出、數(shù)組下標越界等。鑒于此，C#提供了異常處理機制，允許開發(fā)者捕捉程序運行時可能出現(xiàn)的異常。2023/2/124C#程序設計實用教程

8.2.1異常類

當代碼出現(xiàn)諸如被除數(shù)為零、分配空間失敗等錯誤時，就會自動創(chuàng)建異常對象，它們大多是C#異常類的實例。System.Exception類是異常類的基類，一般不要直接使用System.Exception，它沒有反映具體的異常信息，而使用是它的派生類。在C#中，經(jīng)常使用的異常類見表8-1。2023/2/125C#程序設計實用教程

8.2.1異常類

2023/2/126C#程序設計實用教程

8.2.2異常處理

在C#中，使用try、catch和finally關鍵字定義異常代碼塊?！纠?0-3】異常處理的示例。程序代碼如下：///<summary>///未使用異常處理機制示例///</summary>publicvoidtest_notry(){ int[]arr={0,1,2}; for(inti=0;i<=3;i++) //i==3時，越界了！ { Console.WriteLine(arr[i]); }}2023/2/127C#程序設計實用教程

8.2.2異常處理

程序運行后，會報錯：

“未處理的異常：System.IndexOutOfRangeException:索引超出了數(shù)組界限。”2023/2/128C#程序設計實用教程

8.2.2異常處理

停止繼續(xù)運行。通過使用try-catch-finally語句處理后就可以妥善解決這個問題。將有可能發(fā)生異常的代碼放在try語句塊，處理try語句中出現(xiàn)的異常代碼放到catch語句塊，finally語句則是不管try語句中有沒有異常發(fā)生，最后都要執(zhí)行finally語句中的程序塊。2023/2/129C#程序設計實用教程

8.2.2異常處理

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

8.2.2異常處理

說明：當在try{…}代碼塊中出現(xiàn)異常時，C#將自動轉向catch{…}代碼塊，并執(zhí)行其中的內(nèi)容。無論是否出現(xiàn)異常，程序都會執(zhí)行finally{…}中的代碼。try-catch-finally語句有三種形式：try-catchtry-catch-finallytry-finally通常情況下要將可能發(fā)生異常的多條代碼放入在try塊中，一個try塊必須有至少一個與之相關聯(lián)的catch塊或finally塊，單獨一個try塊是沒有意義的。2023/2/131C#程序設計實用教程

8.2.2異常處理

catch塊中包含的是出現(xiàn)異常時要執(zhí)行的代碼。一個try后面可以有零個以上的catch塊。如果try語句中沒有異常，則catch塊中代碼不會被執(zhí)行。catch后面括號放入希望捕獲的異常。當兩個catch語句的異常類有派生關系的時候，要將包括派生的異常類catch語句放到前面，包括基類的catch語句放置到后面。finally塊包含了一定要執(zhí)行的代碼，通常是一些資源釋放，關閉文件等代碼。2023/2/132C#程序設計實用教程

8.2.2異常處理

下面請看多catch語句的示例?！纠?0-4】含有多catch語句的示例。///<summary>///使用異常處理機制示例///</summary>publicvoidtest_withtry_mulcatch(){int[]arr={0,1,2};

2023/2/133C#程序設計實用教程

8.2.2異常處理

try{for(inti=0;i<=3;i++) //i==3時，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#程序設計實用教程

8.2.2異常處理

運行結果如下：索引超出了數(shù)組界限。Exittest_withtry_mulcatch()第一個catch語句捕獲異常是IndexOutOfRangeException，表示使用了下標小于零或超出數(shù)組下標界限的數(shù)組時引發(fā)異常，第二個catch語句捕獲異常是Exception，它是所有異常類的基類。最終執(zhí)行的是第二個catch語句。但是，如果將在代碼中現(xiàn)有的第二個catch語句作為第一個catch語句來使用，程序編譯不能通過，將提示：“上一個

catch子句已經(jīng)捕獲了此類型或超類型 (“System.Exception”)的所有異常”。2023/2/135C#程序設計實用教程

8.3高質(zhì)量編碼標準

一般來說，程序總是有可能出現(xiàn)錯誤的。不過，好的編碼方式可以大大降低常見錯誤出現(xiàn)的機會。8.3.1好的編碼結構對比下面兩段代碼，它們的功能相同，都是定義了一個圓類，并包含求面積的方法。2023/2/136C#程序設計實用教程

8.3.1好的編碼結構

代碼段A（結構良好的圓類實現(xiàn)）：publicclassCircle{publicdoubledblRadius;

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

publicdoubleGetArea(){returndblRadius*dblRadius*3.1415926;}}2023/2/137C#程序設計實用教程

8.3.1好的編碼結構

代碼段B（結構混亂的圓類實現(xiàn)）：publicclassCircle{publicdoubledblRadius;publicCircle(double_dblRadius){this.dblRadius=_dblRadius;}

publicdoubleGetArea(){returndblRadius*dblRadius*3.1415926;}}相信，在不做任何解釋的情況下，讀者是能看明白代碼A的內(nèi)容，因為它縮進結構良好，體現(xiàn)了清晰的邏輯結構。而代碼B呢？要想看明白，則很困難。2023/2/138C#程序設計實用教程

8.3.1好的編碼結構

說明：縮進應使用Tab鍵，而不要使用空格鍵。由上述可以看出，良好的代碼層次結構以及清晰的代碼邏輯結構，可以很大程序上提高代碼的質(zhì)量，一方面可以降低程序員出錯的可能性，另一方面，在代碼出現(xiàn)錯誤的時候也較容易尋找到錯誤所在。2023/2/139C#程序設計實用教程

8.3.2好的注釋風格

良好的注釋可以大大提高代碼的可閱讀性，另外在編寫程序時，還可以幫助程序員具有更為清晰的編程思路。同樣，比較8.3.1中的代碼段A與下面的代碼段C。2023/2/140C#程序設計實用教程

8.3.2好的注釋風格

代碼段C（具有良好注釋的圓類實現(xiàn)）：///<summary>///圓類///</summary>publicclassCircle{publicdoubledblRadius;

//半徑

///<summary>///構造函數(shù)///</summary>///<paramname="_dblRadius">半徑</param>publicCircle(double_dblRadius){this.dblRadius=_dblRadius;}2023/2/141C#程序設計實用教程

8.3.2好的注釋風格

///<summary>///求圓的面積///</summary>///<returns>面積</returns>publicdoubleGetArea(){returndblRadius*dblRadius*3.1415926;}}2023/2/142C#程序設計實用教程

8.3.2好的注釋風格

顯而易見，有了注釋之后，完全沒有必要對這段代碼進行解釋了，讀者一定能夠看懂。另外，VS.NET提供了良好的自動注釋功能，在方法或者類的前面用“///”添加注釋時，會自動生成大量的注釋格式，只需要在相應的位置添入注釋項即可。在此，推薦盡量使用“///”對類或方法進行注釋，這樣做還有另外一個好處，當引用這個類或者方法時，VS.NET會自動提示注釋的內(nèi)容。2023/2/143C#程序設計實用教程

8.3.3好的命名規(guī)范

在編碼中，常常使用到的命名規(guī)范有：Pascal命名規(guī)范：每個單詞的首字母大寫，例如ProductType。Camel命名規(guī)范：首個單詞的首字母小寫，其余單詞的首字母大寫，例如productType。在C#中，推薦的命名規(guī)范如下：（1）類名使用Pascal命名規(guī)范，如：pu