C#调试与异常处理

第8章调试与异常处理•程序的开发过程难免会发生错误，在开发大型项目中，程序的调试是一个漫长的过程。•本章将介绍在VS.NET开发环境下调试C#代码的各种方法，包括使用IDE的调试环境、人工寻找逻辑错误的常用策略，以及程序的异常处理机制。2020/4/52C#程序设计实用教程8.1程序调试技术•VS.NET开发环境提供了强大的代码调试功能。•本节将探讨如何利用它来快速消灭代码中的语法错误和逻辑错误。2020/4/53C#程序设计实用教程8.1.1使用VisualStudio.NET错误报告•代码中的Bugs主要分为两种，一种是语法错误，另一种是逻辑错误。•首先，来看如何使用VS.NET来解决第一类问题。语法错误是指程序员所输入的指令违反了C#语言的语法规定，例如下面的表达式：Stringstr=’HelloWorld’;•显然，这里应该使用双引号表示字符串变量。•当使用VS.NET编译代码时，VS.NET会在“任务列表”窗口提示出现错误，如图8-1所示。2020/4/54C#程序设计实用教程8.1.1使用VisualStudio.NET错误报告双击错误提示，VS.NET将自动将光标定位到出现错误的代码中。除了上面介绍的这种明显的语法错误之外，还有一些稍微复杂的语法错误。例如，试图在类外访问其私有成员，使用未赋值的变量等，都可以通过这种方式来解决。2020/4/55C#程序设计实用教程8.1.2寻找逻辑错误与语法错误相比，逻辑错误是更让人头痛的问题。逻辑错误是指代码在语法上没有错误，但是从程序的功能上看，代码却无法正确完成其功能。同样可以使用VS.NET来寻找逻辑错误。在调试模式下运行程序时，VS.NET并非仅仅是给出最后的结果，还保留了应用程序所有的中间结果，即VS.NET知道代码每一行都发生了什么。既然这样，程序员就可以通过跟踪这些中间结果，来发现Bug到底藏在哪里。为了便于介绍，首先给出一个含有逻辑错误的示例代码如下：2020/4/56C#程序设计实用教程8.1.2寻找逻辑错误【例10-1】含有逻辑错误的示例。usingSystem;namespaceExample_LogicError{publicclassStudent{///summary///输出10次：“我不敢了！”////summarypublicvoidPunish(){for(inti=0;i=10;i++){Console.WriteLine(我不敢了！);}}}2020/4/57C#程序设计实用教程8.1.2寻找逻辑错误///summary///Class1的摘要说明。////summaryclassClass1{///summary///应用程序的主入口点。////summary[STAThread]staticvoidMain(string[]args){Students=newStudent();s.Punish();}}}2020/4/58C#程序设计实用教程8.1.2寻找逻辑错误代码定义了一个学生类，其中有一个方法Punish()，希望输出10次“我不敢了！”。然而，结果却输出11次。相信读者已经找到了Bug在哪里，就是for语句的循环语句：for(inti=0;i=10;i++)中的“i=10”，应当改为“i10”。然而，在实际的开发中，逻辑错误往往没有这么容易被发现。针对这个示例，下面来看如何使用VS.NET把Bug找出来。首先介绍如何配置VS.NET使其进入调试环境。2020/4/59C#程序设计实用教程8.1.2寻找逻辑错误想要跟踪代码，要把VS.NET配置为中断模式。这时，需要把程序的输出项选为Debug，操作很简单：在VS.NET工具菜单的“启动调试”按钮后面，调整下拉框的内容为Debug即可，如图8-2所示。2020/4/510C#程序设计实用教程8.1.3单步执行程序•首先可以使用单步执行来运行程序，然后跟踪代码的每一步代码，最后找到Bug在哪里。•想要单步执行，可以使用快捷键F11，或者单击菜单命令【调试】→【逐语句】。•开始单步执行后，程序将首先暂停在主函数的第一行，继续使用快捷键F10或F11可以向下执行。两者的区别在于：单步执行时，可以选择是否路过一行代码中所调用的方法，如果是，则使用F10；如果想要进入过程，进行更为细致的观察，则需要使用F11。•另外，当程序暂停以后，VS.NET的监视窗口便可以显示当前执行位置的变量值情况，当使用F11单步Punish方法后，“监视”窗口如图8-3所示。2020/4/511C#程序设计实用教程8.1.3单步执行程序•监视窗口有3列，分别显示想要监视的变量名称、变量的值，以及变量的数据类型。•如果想要监视某个变量的值，可以在监视窗口的“名称”栏直接输入这个值，也可以把这个值从代码中选中，然后按住左键，直接拖放到监视窗口中。•另外，除监视窗口之外，还有自动窗口和局部变量窗口。2020/4/512C#程序设计实用教程8.1.3单步执行程序•在本例中，需要执行for语句的语句体，即把以下语句：Console.WriteLine(我不敢了！);•执行11次，因此需要在这里按11次F10，然后仔细观察监视窗口内i的值。•在最后一次的时候，将发现i值为10，这时便可以发现问题所在了。2020/4/513C#程序设计实用教程8.1.4设置断点•对于单步执行，有时候对于较大规模程序的调试是显然不可行的。•在此，还有另一种方式来解决这个问题，就是使代码暂停在程序员想要的地方，也就是设置断点（Breakpoint）。•先来看下面所示的代码，这段代码是求10以内的素数，运行结果如图8-4所示。2020/4/514C#程序设计实用教程8.1.4设置断点【例10-2】求出10以内的素数。staticvoidMain(string[]args){inti,s;for(s=2;s10;s++){for(i=2;is;i++){if(s%i!=0)break;}if(i=s)Console.WriteLine({0}是素数,s);elseConsole.WriteLine({0}不是素数,s);}Console.Read();}2020/4/515C#程序设计实用教程8.1.4设置断点•由运行结果可知，这段代码虽然没有语法错误，但执行出来的结果却不正确。•要判定问题出在哪里，就需要用VS2005中的调试工具来进行检查。在此，通过设置断点来解决此问题的调试。2020/4/516C#程序设计实用教程8.1.4设置断点•首先在程序可能出现问题的开始处设置断点，使程序能够在某一行程序上停下来。•使用中断的方法有以下几种：在设置断点时，首先把光标放置在想要程序需要暂停的地方，然后使用快捷键F9或者用鼠标单击那一行的前边界或者Ctrl+D+N或者单击菜单命令【调试】→【新断点】。如果使用后两者进行设置断点，将出现断点属性对话框，如图8-5所示。2020/4/517C#程序设计实用教程8.1.4设置断点•该程序的断点设置在外层循环体语句开始处，如图8-6所示，用圆点来表示。•单击“启动调试”按钮，或按下F5键，程序执行到断点处中断，根据前面的运行结果，第１个数据结果是正确的，单击“启动调试”按钮，使第1个数据输出，程序停留在断点处，开始执行第2个数据的循环。2020/4/518C#程序设计实用教程8.1.4设置断点•单击“逐语句”按钮或按下F11键，程序从断点处逐语句执行，黄色显示当前要执行的语句。当程序逐句执行时，可以从“局部变量”窗口查看当前变量的值，在即时窗口检查某个变量或表达式的值，还可以在即时窗口中执行一些VisualStudio命令。•选择“调试”→“窗口”，打开“局部变量”窗口，如图8-7所示，在这个窗口中，可以看到当前方法中的局部变量的值。•打开“即时窗口”，如图8-8所示，在这个窗口可以输入命令，查看变量，或计算表达式的值。2020/4/519C#程序设计实用教程8.1.4设置断点•“即时窗口”是一个有用的调试工具，在提示符“”状态下，输入字母，可以智能显示相关的命令。•通过调试，当s等于3时，内层循环结束后，i的值应该为3，可见出现问题的原因在于内循环中。单击“停止调试”按钮或按下Shift+F5组合键，停止程序运行。将错误语句修改为：if(s%i==0)break;•则程序运行结果正确。2020/4/520C#程序设计实用教程8.1.5在哪里设置断点•在工程中，如何恰当地设置断点，以迅速地缩小Bug藏身之处，是非常重要的技术。在此简单介绍常用的设置断点策略。1.从大到小，逐步缩小范围•有时候，程序员很难判定错误到底出现在哪种方法、哪一行，这时，可以从外到内，从大到小，逐步缩小Bug所在的范围。•一方面，可以通过设置断点，然后逐个过程执行来实现。2020/4/521C#程序设计实用教程8.1.5在哪里设置断点•另一方面，还需要程序员理清代码的逻辑结构，迅速判定Bug可能所在的位置，然后在相应的位置设置断点进行验证。2020/4/522C#程序设计实用教程8.1.5在哪里设置断点2.注释掉可能出错的行•另外一种比较有效的寻找Bug的策略是，注释掉一部分代码，然后运行程序，看其是否出错。其实这也是缩小Bug所在范围的一种策略，不同于使用断点来实现。•在注释掉一部分代码之后，运行程序，如果程序不再出现错误，那么很明显，Bug就在注释掉的代码之中。但是反过来，如果注释掉部分代码后运行结果仍不正确，也不能说注释掉的代码肯定正确。2020/4/523C#程序设计实用教程8.2异常处理再熟练的程序员也不能说自己编写的代码没有任何问题。可以说，代码中异常陷阱无处不在，如数据库连接失败、IO错误、数据溢出、数组下标越界等。鉴于此，C#提供了异常处理机制，允许开发者捕捉程序运行时可能出现的异常。2020/4/524C#程序设计实用教程8.2.1异常类•当代码出现诸如被除数为零、分配空间失败等错误时，就会自动创建异常对象，它们大多是C#异常类的实例。•System.Exception类是异常类的基类，一般不要直接使用System.Exception，它没有反映具体的异常信息，而使用是它的派生类。•在C#中，经常使用的异常类见表8-1。2020/4/525C#程序设计实用教程8.2.1异常类2020/4/526C#程序设计实用教程8.2.2异常处理•在C#中，使用try、catch和finally关键字定义异常代码块。【例10-3】异常处理的示例。程序代码如下：///summary///未使用异常处理机制示例////summarypublicvoidtest_notry(){int[]arr={0,1,2};for(inti=0;i=3;i++)//i==3时，越界了！{Console.WriteLine(arr[i]);}}2020/4/527C#程序设计实用教程8.2.2异常处理•程序运行后，会报错：“未处理的异常：System.IndexOutOfRangeException:索引超出了数组界限。”2020/4/528C#程序设计实用教程8.2.2异常处理•停止继续运行。通过使用try-catch-finally语句处理后就可以妥善解决这个问题。•将有可能发生异常的代码放在try语句块，处理try语句中出现的异常代码放到catch语句块，finally语句则是不管try语句中有没有异常发生，最后都要执行finally语句中的程序块。2020/4/529C#程序设计实用教程8.2.2异常处理publicvoidtest_withtry(){int[]arr={0,1,2};try{for(inti=0;i=3;i++)//i==3时，越界了！{Console.WriteLine(arr[i]);}}catch(Exceptione){Console.WriteLine(e.Message);}finally{Console.Wri