C#筆記 – 異常處理

異常
- 成員沒有完成它的名稱所宣稱的行動
C#中的異常處理使用
- ```
  public static void ExceptionControl()
  {
      string a = null;
      try
      {
          a.Contains("Str");
      }
      catch (NullReferenceException e)
      {
          Console.WriteLine("Null Reference Exception Caught!");
      }
      catch
      {
          Console.WriteLine("Some Exception Caught");
      }
      finally
      {
          Console.WriteLine("Exception Test Finished");
      }
  }
```
- try塊
  - 應包含以下類型的代碼
    - 需要執行的資源清理操作的代碼
    - 需要從異常中恢復的代碼
    - 可能會拋出異常的代碼
  - 一個try塊至少要有一個關聯的catch塊/finally塊
- catch塊
  - 響應一個異常需要執行的代碼
  - 可以有0個或多個catch塊
  - 如果try塊代碼沒有造成異常的拋出，則永遠不會執行任何catch塊，直接執行finally塊（如有）
  - catch塊後的圓括號中的表達式為「捕捉類型」
    - 該類型必須派生自System.Exception
    - 如果只有catch關鍵字，沒有指定任何捕捉類型，代表捕捉除了上面catch塊指定了的具體捕捉類型以外的捕捉類型
      - 如果在捕捉類型後指定一個變量，該變量將引用拋出的System.Exception派生對象
    - CLR自上而下搜索匹配的catch塊，因此越是具體的（從System.Exception派生得越遠）的異常，應最先被捕捉
      - 如果搜索過後，沒有任何捕捉類型與拋出的異常匹配，CLR會去調用棧更高的一層嘗試搜索匹配的異常捕捉類型
      - 一旦找到，就會執行「內層」的所有finally塊代碼
- finally塊
  - 保證會執行
  - 一般執行try塊行動所要求的資源清理操作
  - ```
    public static void ReadData(string path)
    {
        FileStream fs = null;
        try
        {
            fs = new FileStream(path, FileMode.Open);
        }
        catch (IOException) { }
        finally
        {
            if(fs != null)
            {
                fs.Close();
            }                
        }
    }
```
- 如在該段代碼中，無論try中的代碼有沒有拋出異常，文件保證會被finally中的代碼所關閉
  - 否則，如果文件流關閉的代碼放了在finally塊之後的地方，那當try塊拋出異常後，finally塊後的語句沒法被執行，文件流也就無法被關閉
  - 因此，C#編譯器看到一些必須進行清理的代碼，會自動生成try/finally塊
    - lock/using/foreach/定義析構器
- 一個try塊最多只能關聯一個finally塊

System.Exception

雖然CLR允許異常拋出任何類型的實例，但Microsoft定義了System.Exception類，並規定所有CLS相容的語言都必須能拋出和捕捉派生自該類型的異常
- 派生自System.Exception的異常類型被認為是CLS相容的
- C#也只允許拋出CLS相容的異常
System.Exception提供了一個唯讀的StackTrace屬性
- catch塊可讀取該屬性來獲取一個stack trace，它描述了異常發生前調用了哪些方法
- 訪問該屬性會調用CLR的代碼
  - 一個異常拋出時，CLR在內部記錄throw指令的位置

約束執行區域（CER）

CER是必須對錯誤有適應力的代碼塊
- 在拋出了非預期的異常時維護狀態非常有用

RuntimeHelpers.PrepareConstrainedRegions

  public static void Demo()
  {
      RuntimeHelpers.PrepareConstrainedRegions();
      try
      {
          Console.WriteLine("In Try");
      }
      finally
      {
          Type2.M();
      }
  }
  
  public class Type2
  {
      static Type2()
      {
          Console.WriteLine("Type2 ctor called");
      }
  
      [ReliabilityContract(Consistency.WillNotCorruptState, Cer.Success)]
      public static void M() { }
  }

JIT編譯器如果發現在一個try塊前調用了RuntimeHelpers.PrepareConstrainRegions，就會提前編譯與try關聯的catch和finally塊中的代碼
- 但是，在catch/finally塊裡被調用的方法，必須應用ReliabilityContract特性。且傳遞了Consistency.WillNotCorruptState/Consistency.MayCorruptInstance枚舉值

代碼協定

代碼協定提供了直接在代碼中聲明代碼設計決策的一種方式
- 前條件：驗證實參
- 後條件：方法因返回/拋出異常而終止時，對狀態進行驗證
- 對象不變性：在對象生命期內確保對象的字段的良好狀態
核心為靜態類：System.Diagnostics.Contracts.Contract

參考書目

《CLR via C#》（第4版） Jeffrey Richter