第9章 程序调试与异常处理.ppt

第9章程序调试与异常处理 内容简介 在应用程序开发过程中 错误总是难免的 程序中的错误最好是在运行之前 如编译时 发现 但是有些错误却必须在运行时解决 程序在运行时发生的错误称为异常 C 的异常处理机制可以较好地对异常进行处理 从而确保程序的健壮性 本章主要介绍程序的调试和异常处理的基本知识 目录 9 1程序错误与程序调试 9 2异常处理 9 3本章小结 9 1程序错误与程序调试 在应用程序开发过程中 程序出现错误是很常见的问题 VisualStudio NET2008提供了良好的调试程序错误的功能 可以帮助编程人员快速地查找程序中的错误并进行修改 9 1 1程序错误1 语法错误语法错误是指在代码编写时出现的错误 是所有错误中最容易发现和解决的一类错误 此类型的错误通常发生在编程人员对C 语言本身的熟悉度不足 在程序设计过程中出现不符合语法规则的程序代码 例如关键字写错 标点漏写 括号不匹配等 如图9 1所示 9 1程序错误与程序调试 9 1 1程序错误1 语法错误 9 1程序错误与程序调试 9 1 1程序错误1 语法错误在代码编辑器中 每输入一句语句 VisualStudio NET2008编辑器都能够自动指出语法错误 并会用波浪线在错误代码的下方标记出来 当把鼠标指针移到带波浪线的代码上时 鼠标指针附近就会出现一条简短的错误描述提示 错误列表 窗口也可以提示错误信息 选择 视图 菜单下的 错误列表 命令 可以显示 错误列表 窗口 在 错误列表 窗口中包含错误描述 发生错误的文件路径以及错误所在的行号等 其中的错误描述 与把鼠标指针指向 代码编辑器 中带波浪线的那部分代码时所看到的信息一样 如图9 1所示 在 错误列表 窗口中双击对应的条目 插入点将精确定位在发生错误的文件中相应的错误代码上 然后就可以修改代码了 一旦完成了修改并把光标从修改行移开后 错误列表 窗口将会更新 9 1程序错误与程序调试 9 1 1程序错误2 运行时错误运行时错误是指在应用程序运行时产生的错误 这种错误通常涉及那些看起来没有语法错误 却不能运行的代码 多数可以通过重新编写和编译代码解决 这类错误编译器是无法检查出来的 通常需要对相关的代码进行人工检查并更正 运行时错误多数发生在不可预期的异常 例如 打开硬盘上的某个文件时 该文件不存在 向硬盘上写某个文件的时候 硬盘的空间不足 用户不按正确的步骤操作而造成的错误 如除数为零 访问数组的时候 超出了可访问下标的范围 调用一个方法 给它传递错误的参数 9 1程序错误与程序调试 9 1 1程序错误2 运行时错误当程序执行时 如果产生异常 就会出现提示错误信息的对话框 例9 1 被零除异常 针对运行时错误的类型 编程人员应该在开发阶段确认是否可能发生异常 更常用的捕捉异常的方法 则是利用try catch finally结构来处理 9 1程序错误与程序调试 9 1 1程序错误3 逻辑错误逻辑错误是程序算法的错误 指应用程序运行所得的结果与预期不同 如果产生这种错误 程序不会发生任何程序中断或跳出程序 而是一直执行到最后 可能会有结果 但是执行结果是不对的 这是最难修改的一种错误 因为发生的位置一般都不明确 逻辑错误通常不容易发现 常常是由于其推理和设计算法本身的错误造成的 这种错误的调试是非常困难的 因为程序员本身认为它是对的 所以只能依靠细心的测试以及调试工具的使用 甚至还要适当地添加专门的调试代码来查找出错的原因和位置 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试为了帮助编程人员在程序开发过程中检查程序的语法 逻辑等是否正确 并且根据情况进行相应修改 VisualStudio NET2008提供了一个功能强大的调试器 在调试模式下 编程人员可以仔细观察程序运行的具体情况 从而对错误进行分析和修正 1 VS NET的工作模式VS NET提供了三种工作模式 设计模式 运行模式和调试模式 1 设计模式 新建或打开应用程序后 自动进入设计模式 此时可以进行应用程序的界面设计和代码编写等操作 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试1 VS NET的工作模式 2 运行模式 应用程序设计完之后 按键 或者选择 调试 菜单下的 启动调试 命令 或者单击 调试 工具栏的 启动调试 按钮 系统就进入了运行模式 此时 在标题栏上显示 正在运行 字样 处于运行模式时 编程人员可以与程序交互 可以查阅程序代码 但不能修改程序代码 选择下拉菜单 调试 停止调试 命令 或单击工具栏上的 停止调试 按钮就可以终止程序运行 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试1 VS NET的工作模式 3 调试模式 如果系统运行时出现错误 将自动进入调试模式 当系统处于运行模式时 单击工具栏中的 全部中断 按钮 或选择 调试 菜单下的 全部中断 命令 都将暂停程序的运行 进入调试模式 此时 标题栏中显示有 正在调试 字样 程序进入调试模式后 可以检查程序代码 也可以修改代码 检查或修改结束后 单击 继续 按钮 将从中断处继续执行程序 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试2 VS NET环境调试设置VisualStudio NET环境调试设置 是通过 选项 对话框 从 工具 菜单选择 选项 命令 进行 此处的调试设置影响所有项目 包括常规 本机 编辑并继续 符号和实时五个方面的调试设置 如图9 3所示 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试3 调试工具调试工具可以协助编程人员查看代码执行过程的变量值 属性值 表达式的变化以及代码流程是否正确的执行 直接按下功能键 或单击工具栏的 启动调试 按钮 或选择菜单 调试 下的 启动调试 命令 即可编译并运行程序 VisualStudio NET会将当前项目编译为中间语言 ILCode 为 exe或 dll文件 并将结果放在项目路径下的bin Debug目录下 然后运行 exe文件 程序编译出错或成功运行时 都可以对程序进行调试 在调试应用程序时 可以使用 调试 菜单或 调试 工具栏以及相关调试窗口 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试3 调试工具 1 调试 工具栏 要打开 调试 工具栏 可以选择菜单 视图 工具栏 调试 打开如图9 4所示调试工具栏 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试3 调试工具 2 调试 窗口 逐行查看代码 可能看不出问题 为了更好地观察运行时的变量和对象的值 VS NET调试器还提供了 监视 窗口 局部变量 窗口 自动窗口 等 调试 窗口 一般在运行或调试模式下利用菜单 调试 窗口 的相应命令打开 以辅助编程人员在程序执行过程中更快地发现错误 图9 5显示的是用逐语句方式单步执行程序代码的过程 其中代码编辑区中的高亮显示部分代表当前正要执行的代码行 局部变量 窗口显示的是局部变量的名称 值和类型 9 1程序错误与程序调试 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试4 跟踪程序的执行在VS NET中 提供了 逐语句 逐过程 跳出 等几种跟踪程序执行的方式 逐语句 按键 和逐过程 按键 是VS NET调试器提供了两种单步调试的方法 是使用较频繁的调试方法 即每执行一行代码 程序就暂停执行 直到再次执行 这样就可以在每行代码的暂停期间 通过查看各变量值 对象状态等来判断该行代码是否出错 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试4 跟踪程序的执行逐语句和逐过程都是逐行执行代码 所不同的是 当遇到函数时 逐语句方式是进入函数体内继续逐行执行 而逐过程方式只跟踪调用函数的代码 不会进入函数体内跟踪函数本身的代码 当使用逐语句方式进入函数体时 如果想立即回到调用函数的代码处 则需要使用调试工具栏中的 跳出 按钮 跳出 命令是连续执行当前函数的剩余语句部分 并在调用该函数的下一个语句行处中断执行 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试5 设置断点在调试程序时 若想让代码运行到某一处能停下来 可以将该处设置为断点 代码运行到断点处就会停止运行 同一程序 可以设置多个断点 其常用的设置方法有三种 1 单击代码编辑器左边的灰色部分 便可在当前行设置一个断点 断点以红色圆点表示 并且该行代码也高亮显示 再次单击该断点 则删除断点 2 把光标指向要设置断点的代码行 单击鼠标右键 选择 断点 插入断点 命令 3 把光标置于要设置断点的行 按键便可在当前行设置一个断点 再次按键可删除该断点 9 1程序错误与程序调试 9 1 2程序调试6 人工寻找逻辑错误在众多的程序错误中 有些错误是很难发现的 尤其是一些逻辑错误 即使是功能强大的调试器也显得无能为力 这时可以适当地加入一些操作 以便快速地找到错误 常用的方法有两种 1 注释掉可能出错的代码 这是一种比较有效的寻找错误的策略 如果注释掉部分代码后 程序能正常运行 那么错误在该部分代码中 否则错误应该在别处 2 适当地添加一些输出语句或类似于消息对话框的控件 通过输出来查看中间结果 以获取更多的辅助信息 9 2异常处理 程序在运行过程中可能会遇到各种各样的异常情况 为此C 提供了结构化的异常处理机制 对这些情况进行处理 从而使程序能够有效地运行 C 使用异常类Exception为每种异常提供定制的处理 并把识别异常的代码和处理异常的代码分离开来 9 2异常处理 9 2 1异常处理简介异常又称例外 是指程序运行过程出现的非正常事件 是程序错误的一种 为保证程序安全运行 程序中需要对可能出现的异常进行相应的处理 NET提供了一种结构化异常处理技术来处理异常错误情况 其基本思路是 当出现异常时 创建一个异常对象 然后根据程序流程 将异常对象传递给一段特定的代码 用 NET术语来讲 则是由一段代码抛出异常对象 由另一个代码段捕获并处理 异常处理主要包括三方面的内容 1 定义异常 分为系统定义和用户定义 2 引发异常 分为自动引发和显式引发 3 处理异常 分为系统处理和用户自定义处理 9 2异常处理 9 2 1异常处理简介异常处理的一般过程为 引发异常后 先根据定义判断是哪种类型的异常 然后执行这种类型的异常处理程序段 实际上 异常是一个类实例 即C 语言中的异常都是异常类的对象 NET框架类库中预定义了大量的异常类 每个异常类代表了一种异常错误 每当C 程序出现运行时错误 系统就会创建一个相应的异常类对象 即异常 并引发 而所有的异常都派生自System Exception类 因此理解Exception类是处理异常的关键 9 2异常处理 9 2 2异常类Exception类是其他所有异常的基类 位于System命名空间中 Exception类是SystemException和ApplicationException两个泛型子类的基类 所有的异常对象都直接继承自这两个子类 SystemException表示系统引发的异常 ApplicationException表示编程人员在程序中所引发的异常 9 2异常处理 9 2 2异常类1 Exception类的常用属性和构造函数Exception类的属性成员描述了该类对应异常的详细信息 通过它们可以获取异常对象的基本信息 Exception类常用的属性成员有 Message string类型 获取描述当前异常的消息 Source string类型 获取或设置导致错误的应用程序或对象的名称 TargetSite System Reflection MethodBase类型 获取引发当前异常的方法 HelpLink string类型 获取或设置指向此异常所关联帮助文件的链接 InnerException Exception类型 获取导致当前异常的Exception实例 9 2异常处理 9 2 2异常类1 Exception类的常用属性和构造函数C 语言中 异常类中都定义有多个构造函数 Exception类中常用的构造函数有 publicException 默认构造函数publicException stringmessage publicException stringmessage System ExceptioninnerException 2 常用的系统异常类SystemException是所有框架类库中预定义的异常类的基类 表9 2列出了框架类库中定义的几个常用异常类 9 2异常处理 9 2 2异常类3 自定义异常类C 语言中 编程人员除了使用框架类库中定义的异常类外 还可能需要定义自己的异常类 以便指出自己编写的程序中可能存在的特定异常 自定义异常类时 应该使之派生于ApplicationException类 例如 classMyException System ApplicationException publicMyException publicMyException stringmsg base msg publicMyException stringmsg Exceptione base msg e 9 2异常处理 9 2 2异常类3 自定义异常类实现定制异常类时应遵循的相关规则 1 应从ApplicationException类派生 2 按照约定 自定义异常类名应以Exception结尾 3 自定义异常类应包含Exception基类定义的三个公共构造函数 默认的无参构造函数 带一个string型参数 通常是异常信息 的构造函数 带一个string型参数和一个Exception型参数的构造函数 4 使用基类初始化调用 调用基类构造函数来负责具体的对象创建 如果要增加字段或属性成员 则要增加新的构造函数来初始化这些值 9 2异常处理 9 2 3引发异常框架类库定义的标准系统异常 一般由系统自动引发 通知运行环境异常的发生 不过 其他异常 如用户自定义异常 则必须在程序中利用关键字throw显式引发 当然 框架类库中预定义的标准系统异常也可以利用关键字throw在程序中引发 throw语句用于手动地抛出一个异常 也就是编程人员 而不是系统 告诉运行环境什么时候发生异常及发生什么样的异常 throw语句的语法格式如下 throw 异常对象 9 2异常处理 9 2 3引发异常例如 staticintmethod inta intb if a 0 thrownewMyException 被除数不能小于零 if b 0 thrownewDivideByZeroException 除数不能等于零 intc a b returnc 9 2异常处理 9 2 4异常的捕捉及处理异常引发后 如果程序中没有定义相应的处理代码 系统将按例9 1所示默认方式进行处理 这样会导致程序强制中断 并由系统报错 实际编程时 为了确保异常能够被正确地捕捉并处理 通常需要在程序中加入相应的异常处理程序代码 C 提供了三种形式的异常处理结构 1 try catch结构C 语言中 异常处理需要使用try catch结构 语法格式如下 9 2异常处理 try 可能引发异常的程序代码 catch 类型1变量1 对类型1异常进行处理的异常处理程序代码 catch 类型2变量2 对类型2异常进行处理的异常处理程序代码 catch 类型n变量n 对类型n异常进行处理的异常处理程序代码 9 2 4异常的捕捉及处理1 try catch结构 9 2异常处理 9 2 4异常的捕捉及处理1 try catch结构 说明 将可能引发异常的程序代码放在try块中 处理异常的异常处理程序代码放在catch块中 每一个catch块类似于一个方法 catch关键字后有一对圆括号 圆括号中是异常类型和异常对象名 其中异常类型通常被称作 异常筛选器 如果某个catch块中的异常处理程序中没有使用该参数变量 可以只指定异常类型 没有必要同时给出参数变量 甚至异常类型和变量都省略 9 2异常处理 9 2 4异常的捕捉及处理1 try catch结构C 程序运行时 如果引发了异常 就抛出了一个异常对象 此时程序将中断正常运行 系统会检查引发异常的语句以确定它是否在try块中 如果是 则按照catch块出现的先后顺序进行扫描 根据catch块中的异常参数类型找出最先与之匹配的catch块 catch块与引发的异常匹配 是指catch块中的异常参数类型与异常或其基类的类型相同 如果按顺序找到了一个与try块中引发的异常相匹配的catch块 则开始执行该catch块中的异常处理程序 之后不再执行其它catch块 而是从catch块后的第1个语句处恢复执行 抛出的异常与某一catch块匹配 通常被称作异常被该catch块捕捉 9 2异常处理 9 2 4异常的捕捉及处理1 try catch结构由于在寻找与异常匹配的catch块时 是按照catch块代码的先后顺序来扫描处理的 所以 以异常子类作为异常参数的catch块必须位于以异常基类作为异常参数的catch块的前面