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1、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。,2022/11/16,2,C#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。,2022/11/16,3,C#程序设计实用教程,8.1.1使用Visual Studio.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V
2、S.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：String str=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。,2022/11/16,4,C#程序设计实用教程,8.1.1使用Visual Studio.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。,202
3、2/11/16,5,C#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：,2022/11/16,6,C#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。
4、using System;namespace Example_LogicErrorpublic class Student/ / 输出10次：“我不敢了！”/ public void Punish()for(int i=0;i=10;i+)Console.WriteLine(我不敢了！);,2022/11/16,7,C#程序设计实用教程,8.1.2寻找逻辑错误,/ / Class1 的摘要说明。/ class Class1/ / 应用程序的主入口点。/ STAThreadstatic void Main(string args)Student s=new Student();s.Punish(
5、);,2022/11/16,8,C#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(int i=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。,2022/11/16,9,C#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。
6、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。,2022/11/16,10,C#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
7、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。,2022/11/16,11,C#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。,2022/11/16,12,C#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
8、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。,2022/11/16,13,C#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。,2022/11/16,14,C#程序设计实用教程,8.1.4 设置断点,【例
9、10-2】求出10以内的素数。static void Main(string args) int i, s; for (s = 2; s = s) Console.WriteLine(0是素数, s); else Console.WriteLine(0不是素数, s); Console.Read();,2022/11/16,15,C#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。,2022/11/16,16,C#程序设计实用教程,8
10、.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。,2022/11/16,17,C#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，第个数据结果是正确的，单击“启动调试
11、”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。,2022/11/16,18,C#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Visual Studio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。,2022/11/16
12、,19,C#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。,2022/11/16,20,C#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
13、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。,2022/11/16,21,C#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。,2022/11/16,22,C#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
14、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。,2022/11/16,23,C#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。,2022/11/16,24,C#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
15、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。,2022/11/16,25,C#程序设计实用教程,8.2.1 异常类,2022/11/16,26,C#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：/ / 未使用异常处理机制示例/ public void test_notry()int arr=0,1,2;for(int i=0;i=3;i+)/
16、i=3时，越界了！Console.WriteLine(arri);,2022/11/16,27,C#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。”,2022/11/16,28,C#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
17、句中的程序块。,2022/11/16,29,C#程序设计实用教程,8.2.2 异常处理,ublic void test_withtry()int arr=0,1,2;tryfor(int i=0;i=3;i+)/i=3时，越界了！Console.WriteLine(arri);catch(Exception e)Console.WriteLine(e.Message);finallyConsole.WriteLine(Exit test_withtry();,2022/11/16,30,C#程序设计实用教程,8.2.2 异常处理,说明：当在try代码块中出现异常时，C#将自动转向catch代码
18、块，并执行其中的内容。无论是否出现异常，程序都会执行finally中的代码。try-catch-finally语句有三种形式：try-catchtry-catch-finallytry- finally通常情况下要将可能发生异常的多条代码放入在try块中，一个try块必须有至少一个与之相关联的catch块或finally块，单独一个try块是没有意义的。,2022/11/16,31,C#程序设计实用教程,8.2.2 异常处理,catch块中包含的是出现异常时要执行的代码。一个try后面可以有零个以上的catch块。如果try语句中没有异常，则catch块中代码不会被执行。catch后面括号放入
19、希望捕获的异常。当两个catch语句的异常类有派生关系的时候，要将包括派生的异常类catch语句放到前面，包括基类的catch语句放置到后面。finally块包含了一定要执行的代码，通常是一些资源释放，关闭文件等代码。,2022/11/16,32,C#程序设计实用教程,8.2.2 异常处理,下面请看多catch语句的示例。【例10-4】含有多catch语句的示例。/ / 使用异常处理机制示例/ public void test_withtry_mulcatch() int arr = 0, 1, 2 ;,2022/11/16,33,C#程序设计实用教程,8.2.2 异常处理,try for (
20、int i = 0; i = 3; i+)/i=3时，越界了！ Console.WriteLine(arri); catch (IndexOutOfRangeException e) Console.WriteLine(e.Message); catch (Exception e) Console.WriteLine(e.Message); finally Console.WriteLine(Exit test_withtry_mulcatch(); ,2022/11/16,34,C#程序设计实用教程,8.2.2 异常处理,运行结果如下：索引超出了数组界限。Exit test_withtry_
21、mulcatch()第一个catch语句捕获异常是IndexOutOfRangeException，表示使用了下标小于零或超出数组下标界限的数组时引发异常，第二个catch语句捕获异常是Exception，它是所有异常类的基类。最终执行的是第二个catch语句。但是，如果将在代码中现有的第二个catch语句作为第一个catch语句来使用，程序编译不能通过，将提示：“上一个 catch 子句已经捕获了此类型或超类型(“System.Exception”)的所有异常”。,2022/11/16,35,C#程序设计实用教程,8.3 高质量编码标准,一般来说，程序总是有可能出现错误的。不过，好的编码方式
22、可以大大降低常见错误出现的机会。8.3.1 好的编码结构对比下面两段代码，它们的功能相同，都是定义了一个圆类，并包含求面积的方法。,2022/11/16,36,C#程序设计实用教程,8.3.1 好的编码结构,代码段A（结构良好的圆类实现）：public class Circle public double dblRadius; public Circle(double _dblRadius) this.dblRadius = _dblRadius; public double GetArea() return dblRadius * dblRadius * 3.1415926; ,2022/1
23、1/16,37,C#程序设计实用教程,8.3.1 好的编码结构,代码段B（结构混乱的圆类实现）：public class Circlepublic double dblRadius;public Circle(double _dblRadius)this.dblRadius = _dblRadius; public double GetArea() return dblRadius * dblRadius * 3.1415926; 相信，在不做任何解释的情况下，读者是能看明白代码A的内容，因为它缩进结构良好，体现了清晰的逻辑结构。而代码B呢？要想看明白，则很困难。,2022/11/16,38,
24、C#程序设计实用教程,8.3.1 好的编码结构,说明：缩进应使用Tab键，而不要使用空格键。由上述可以看出，良好的代码层次结构以及清晰的代码逻辑结构，可以很大程序上提高代码的质量，一方面可以降低程序员出错的可能性，另一方面，在代码出现错误的时候也较容易寻找到错误所在。,2022/11/16,39,C#程序设计实用教程,8.3.2 好的注释风格,良好的注释可以大大提高代码的可阅读性，另外在编写程序时，还可以帮助程序员具有更为清晰的编程思路。同样，比较8.3.1中的代码段A与下面的代码段C。,2022/11/16,40,C#程序设计实用教程,8.3.2 好的注释风格,代码段C（具有良好注释的圆类实
25、现）：/ / 圆类/ public class Circle public double dblRadius;/半径 / / 构造函数 / / 半径 public Circle(double _dblRadius) this.dblRadius = _dblRadius; ,2022/11/16,41,C#程序设计实用教程,8.3.2 好的注释风格,/ / 求圆的面积 / / 面积 public double GetArea() return dblRadius * dblRadius * 3.1415926; ,2022/11/16,42,C#程序设计实用教程,8.3.2 好的注释风格,显而
26、易见，有了注释之后，完全没有必要对这段代码进行解释了，读者一定能够看懂。另外，VS.NET提供了良好的自动注释功能，在方法或者类的前面用“/”添加注释时，会自动生成大量的注释格式，只需要在相应的位置添入注释项即可。在此，推荐尽量使用“/”对类或方法进行注释，这样做还有另外一个好处，当引用这个类或者方法时，VS.NET会自动提示注释的内容。,2022/11/16,43,C#程序设计实用教程,8.3.3 好的命名规范,在编码中，常常使用到的命名规范有：Pascal命名规范：每个单词的首字母大写，例如ProductType。Camel命名规范：首个单词的首字母小写，其余单词的首字母大写，例如prod
27、uctType。在C#中，推荐的命名规范如下：（1）类名使用Pascal命名规范，如：public class HelloChina .,2022/11/16,44,C#程序设计实用教程,8.3.3 好的命名规范,（2）方法使用Pascal命名规范，如：public class HelloChina void SayHelloToWho(string name) . ,2022/11/16,45,C#程序设计实用教程,8.3.3 好的命名规范,（3）变量和方法参数使用Camel命名规范，如：public class HelloChina int totalCount = 0; void Say
28、HelloToWho(string name) string fullMessage = Hello + name; . 也可以加前缀以表示变量的类型。,2022/11/16,46,C#程序设计实用教程,8.3.4 避免文件过大,在开发过程中，应尽量避免使用大文件。如果一个类里的代码超过300400行，要考虑将代码分开到不同的类中。另外，也要尽量避免写太长的方法，一个较理想的方法代码在125行之间，方法名应尽量体现其功能。,2022/11/16,47,C#程序设计实用教程,8.3.5 使用异常处理,前面介绍了如何使用异常处理。当捕捉异常之后，一定要有相应的处理操作，不要仅仅为防止程序崩溃而使用
29、异常处理，也不能捕捉了异常后却不加以处理。异常处理的通常策略是，在程序的开发过程中，应当尽意暴露程序的问题，使设计人员尽可能地解决这些可能的异常。而在系统发布后，则尽可能隐藏程序的问题，在发生异常时，尽可能不直接显示给用户，而应该给出友好的提示。,2022/11/16,48,C#程序设计实用教程,8.4 本章小结,本章简要讲述了程序开发过程中，必然要使用到调试技术和异常处理机制，也对如何进行高质量编码进行探讨。其中，程序开发人员常常利用调试技术和异常处理机制，实现对于代码错误和逻辑错误的找错、纠错；而高质量编码则尽可能降低了程序开发中的错误。,2022/11/16,49,C#程序设计实用教程,
