Основы обработки исключений

Далеко не всегда ошибки случаются по вине того, кто кодирует приложение. Иногда приложение генерирует ошибку из-за действий конечного пользователя, или же ошибка вызвана контекстом среды, в которой выполняется код. В любом случае вы всегда должны ожидать возникновения ошибок в своих приложениях и проводить кодирование в соответствии с этими ожиданиями.

В .NET Framework предусмотрена развитая система обработки ошибок. Механизм обработки ошибок C# позволяет закодировать пользовательскую обработку для каждого типа ошибочных условий, а также отделить код, потенциально порождающий ошибки, от кода, обрабатывающего их.

Что бы ни служило причиной проблем, в конечном итоге приложение начинает работать не так, как ожидается. Прежде чем переходить к рассмотрению структурированной обработки исключений, давайте сначала ознакомимся с тремя наиболее часто применяемыми для описания аномалий терминами:

Программные ошибки (bugs)

Так обычно называются ошибки, которые допускает программист. Например, предположим, что приложение создается с помощью неуправляемого языка С++. Если динамически выделяемая память не освобождается, что чревато утечкой памяти, появляется программная ошибка.

Пользовательские ошибки (user errors)

В отличие от программных ошибок, пользовательские ошибки обычно возникают из-за тех, кто запускает приложение, а не тех, кто его создает. Например, ввод конечным пользователем в текстовом поле неправильно оформленной строки может привести к генерации ошибки подобного рода, если в коде не была предусмотрена возможность обработки некорректного ввода.

Исключения (exceptions)

Исключениями, или исключительными ситуациями, обычно называются аномалии, которые могут возникать во время выполнения и которые трудно, а порой и вообще невозможно, предусмотреть во время программирования приложения. К числу таких возможных исключений относятся попытки подключения к базе данных, которой больше не существует, попытки открытия поврежденного файла или попытки установки связи с машиной, которая в текущий момент находится в автономном режиме. В каждом из этих случаев программист (и конечный пользователь) мало что может сделать с подобными "исключительными" обстоятельствами.

По приведенным выше описаниям должно стать понятно, что структурированная обработка исключений в .NET представляет собой методику, предназначенную для работы с исключениями, которые могут возникать на этапе выполнения. Даже в случае программных и пользовательских ошибок, которые ускользнули от глаз программиста, однако, CLR будет часто автоматически генерировать соответствующее исключение с описанием текущей проблемы. В библиотеках базовых классов .NET определено множество различных исключений, таких как FormatException, IndexOutOfRangeException, FileNotFoundException, ArgumentOutOfRangeException и т.д.

В терминологии .NET под "исключением" подразумеваются программные ошибки, пользовательские ошибки и ошибки времени выполнения. Прежде чем погружаться в детали, давайте посмотрим, какую роль играет структурированная обработка исключений, и чем она отличается от традиционных методик обработки ошибок.

Роль обработки исключений в .NET

До появления .NET обработка ошибок в среде операционной системы Windows представляла собой весьма запутанную смесь технологий. Многие программисты включали собственную логику обработки ошибок в контекст интересующего приложения. Например, команда разработчиков могла определять набор числовых констант для представления известных сбойных ситуаций и затем применять эти константы в качестве возвращаемых значений методов.

Помимо приемов, изобретаемых самими разработчиками, в API-интерфейсе Windows определены сотни кодов ошибок с помощью #define и HRESULT, а также множество вариаций простых булевских значений (bool, BOOL, VARIANT BOOL и т.д.). Более того, многие разработчики СОМ-приложений на языке С++ (а также VB 6) явно или неявно применяют небольшой набор стандартных СОМ-интерфейсов (наподобие ISupportErrorlnfo. IErrorlnfo или ICreateErrorlnfо) для возврата СОМ-клиенту понятной информации об ошибках.

Очевидная проблема со всеми этими более старыми методиками — отсутствие симметрии. Каждая из них более-менее вписывается в рамки какой-то одной технологии, одного языка и, пожалуй, даже одного проекта. В .NET поддерживается стандартная методика для генерации и выявления ошибок в исполняющей среде, называемая структурированной обработкой исключений (SEH - structured exception handling).

Прелесть этой методики состоит в том, что она позволяет разработчикам использовать в области обработки ошибок унифицированный подход, который является общим для всех языков, ориентированных на платформу .NET. Благодаря этому, программист на C# может обрабатывать ошибки почти таким же с синтаксической точки зрения образом, как и программист на VB и программист на С++, использующий C++/CLI.

Дополнительное преимущество состоит в том, что синтаксис, который требуется применять для генерации и перехвата исключений за пределами сборок и машин, тоже выглядит идентично. Например, при написании на C# службы Windows Communication Foundation (WCF) генерировать исключение SOAP для удаленного вызывающего кода можно с использованием тех же ключевых слов, которые применяются для генерации исключения внутри методов в одном и том же приложении.

Еще одно преимущество механизма исключений .NET состоит в том, что в отличие от запутанных числовых значений, просто обозначающих текущую проблему, они представляют собой объекты, в которых содержится читабельное описание проблемы, а также детальный снимок стека вызовов на момент, когда изначально возникло исключение. Более того, конечному пользователю можно предоставлять справочную ссылку, которая указывает на определенный URL-адрес с описанием деталей ошибки, а также специальные данные, определенные программистом.

Составляющие процесса обработки исключений в .NET

Программирование со структурированной обработкой исключений подразумевает использование четырех следующих связанных между собой сущностей:

• тип класса, который представляет детали исключения;

• член, способный генерировать (throw) в вызывающем коде экземпляр класса исключения при соответствующих обстоятельствах;

• блок кода на вызывающей стороне, ответственный за обращение к члену, в котором может произойти исключение;

• блок кода на вызывающей стороне, который будет обрабатывать (или перехватывать (catch)) исключение в случае его возникновения.