C#基础06-函数异常

零、文章目录

C#基础06-函数异常

1、函数定义与语法

（1）定义与语法

[访问修饰符] [static] 返回类型 函数名(参数列表)
{// 函数体return 返回值; // 非void时必须 
}

• 访问修饰符：public（全局可见）、private（类内访问）、protected（派生类可访问）
• 静态修饰符：static 使函数无需实例化即可调用（如工具类方法）
• 返回值：void 表示无返回值；其他类型需用 return 返回匹配的值
• 参数列表：可包含零或多个参数，格式：类型 参数名
• 案例

public static int Add(int a, int b) 
{return a + b; 
}

（2）参数传递机制

传递方式	关键字	内存行为	特点	调用示例
值传递	无	传递原始数据的副本	函数内修改不影响外部变量	Add(x, y)
引用传递	ref	传递原始数据的内存地址	函数内修改直接影响外部变量	Swap(ref a, ref b)
输出参数	out	传递内存地址，必须赋值	用于返回多个结果	Parse(str, out int num)

• 案例

// 值传递示例（外部num不变）
void Increment(int num) { num++; }// 引用传递示例（外部num改变）
void IncrementRef(ref int num) { num++; }// 输出参数示例（必须在函数内赋值）
void GetValues(out int x, out int y) { x = 1; y = 2; }

（3）可选参数与命名参数

• 可选参数：为参数指定默认值

void Log(string msg, bool isError = false) { ... }
Log("Info"); // 使用默认值isError=false 

• 命名参数：按参数名传递（增强可读性）

Log(msg: "Error", isError: true);

（4）返回值控制

• 非 void 函数所有分支必须返回匹配类型的值
• 避免在返回前修改引用类型的状态（可能引发副作用）

（5）异常处理

• 在函数内捕获可恢复错误，向上抛出严重错误：

public int SafeDivide(int a, int b)
{if (b == 0) throw new DivideByZeroException();return a / b;
}

2、ref 和 out 关键字

（1）ref ：修改现有变量

• 场景：交换两个变量的值（需直接修改原始变量）。

static void Swap(ref int a, ref int b)
{int temp = a;a = b;b = temp;
}static void Main()
{int x = 10, y = 20;Swap(ref x, ref y);Console.WriteLine($"x={x}, y={y}"); // 输出：x=20, y=10 
}

• 关键点：
  • 调用前 x 和 y 必须初始化（否则编译报错）。
  • 方法内可直接读取或修改参数值（非强制修改）。

（2）out ：返回多个结果

• 场景：尝试解析字符串为整数（需返回解析结果和成功状态）。

static bool TryParseInt(string input, out int result)
{if (int.TryParse(input, out int parsedValue)){result = parsedValue; // 必须赋值 return true;}result = 0; // 必须赋值（即使失败）return false;
}static void Main()
{string input = "123";int number; // 无需初始化 if (TryParseInt(input, out number))Console.WriteLine($"解析成功：{number}"); // 输出：123
}

• 关键点：
  • 调用前 number 无需初始化。
  • 方法内 必须为 out 参数赋值（否则编译报错）。

（3）进阶：大型结构体优化性能

• 场景：避免复制大型结构体（如修改配置）。

struct Config { public int Size; public string Name; }static void ModifyConfig(ref Config config)
{config.Size *= 2; // 直接修改原结构体 
}static void Main()
{Config cfg = new Config { Size = 100, Name = "Default" };ModifyConfig(ref cfg);Console.WriteLine($"New Size: {cfg.Size}"); // 输出：200 
}

• 为何用 ref： 避免值类型结构体复制的性能开销。

（4）ref 与 out 核心区别总结

特性	ref	out
初始化要求	调用前必须初始化变量	调用前无需初始化变量
方法内赋值	可读可写（非强制赋值）	必须赋值（否则编译错误）
典型场景	修改现有变量、交换数据	返回多个结果、解析类操作
示例	Swap(ref a, ref b)	TryParse(..., out result)

（5）注意事项

• 重载限制：仅因 ref/out 不同的方法无法重载（编译器视为相同签名）。
• 禁止场景：异步方法（async）中不能使用 ref/out 参数。
• 替代方案：需返回多个值时，可考虑元组 (int, bool) 或自定义类。

3、params数组参数

（1）params 的核心功能

• params ：用于声明可变数量的方法参数，允许在调用方法时传递：
  • 同类型的多个独立参数
  • 一个数组
  • 或不传递任何参数（空数组）

// 定义使用 params 的方法
public int Sum(params int[] numbers) {int sum = 0;foreach (int num in numbers) sum += num;return sum;
}// 调用示例 
Sum(1, 2, 3);    // ✅ 直接传递多个整数 
Sum(new int[] {4, 5}); // ✅ 显式传递数组 
Sum();            // ✅ 空参数（返回0）

（2）关键语法规则与限制

• 位置要求
  • params 参数必须是方法参数列表中的最后一个参数。
  • 错误示例：void Foo(params int[] nums, string name) ❌（编译错误）
• 类型限制
  • 必须声明为一维数组（如 int[]、string[]），不支持多维数组或集合类型（如 List<T>）。
• 与其他修饰符冲突
  • 不可与 ref、out、in 关键字同时使用。
  • 错误示例：void Process(ref params int[] values) ❌
• 传递规则
  • 若实参为数组 → 按引用传递（修改形参会影响原数组）
  • 若实参为独立值 → 按值传递（生成临时数组副本）

（3）典型应用场景

• 简化方法调用

// 无需手动创建数组 
Console.WriteLine(JoinWords("Hello", "world")); // 输出 "Hello world"static string JoinWords(params string[] words) => string.Join(" ", words);

• 数学计算工具

public static double Average(params double[] values) {if (values.Length == 0) return 0;return values.Sum() / values.Length;
}
// 调用：Average(90.5, 85.0, 92.3)

• 日志记录

void Log(params object[] messages) {foreach (var msg in messages) File.AppendAllText("log.txt", msg.ToString() + "\n");
}
// 调用：Log("Error:", DateTime.Now, "File not found");

（4）注意事项与性能优化

• 空值处理：当参数为空时，params 数组长度为 0（非 null），无需额外判空：

if (numbers.Length == 0) // 安全检查 

• 性能影响
  • 频繁调用含 params 的方法可能触发堆内存分配（临时数组）。
  • 优化方案：对高频调用的方法提供固定参数的重载版本：

// 避免 params 的装箱开销
public int Sum(int a, int b) => a + b; // 优先调用此重载
public int Sum(params int[] numbers) { ... }

• 类型安全：所有参数必须与数组类型严格匹配：

Sum(1, "two"); // ❌ 编译错误（类型不一致）

（5）对比其他语言的类似特性

特性	C# (params)	Java (...)	Python (*args)
语法	params int[]	int...	*args
空参数	允许（空数组）	允许（空数组）	允许（空元组）
类型安全	编译时检查	编译时检查	运行时检查
参数位置	必须最后	必须最后	可变位置后需命名参数

4、args命令行参数

（1）基本概念与访问方式

• 传递机制
  • 命令行参数通过 Main 方法的 string[] args 参数接收，args 是字符串数组。
  • 索引规则：args[0] 对应第一个参数（不包含程序名本身）。
• 参数读取示例

static void Main(string[] args)
{Console.WriteLine($"参数数量: {args.Length}");Console.WriteLine("参数列表:");foreach (string arg in args){Console.WriteLine(arg); // 逐行输出参数 }
}

• 输入命令 MyApp.exe param1 "param with space" param3 输出：

参数数量: 3
参数列表:
param1
param with space 
param3 

• 空格参数需用引号包裹，否则会被拆分为独立参数。

️（2）不同应用场景的实现

• 控制台应用程序
  • 直接通过 args 访问参数（参考上述示例）。
• WinForms 应用程序
  • 修改 Program.cs 的 Main 方法，将参数传递给窗体：

static void Main(string[] args)
{Application.Run(new MainForm(args)); // 传递参数给窗体构造函数 
}

- 窗体类接收参数：  

public MainForm(string[] cmdArgs)
{InitializeComponent();if (cmdArgs.Length > 0) label1.Text = $"首个参数: {cmdArgs[0]}";
}

（3）进阶参数解析方法

• 自定义解析类
  • 适用于复杂参数（如 -key=value 格式），需自行拆分字符串：

var paramDict = new Dictionary<string, string>();
foreach (string arg in args)
{string[] parts = arg.Split('=');if (parts.Length == 2) paramDict[parts[0]] = parts[1];
}

• 专用解析库推荐
  • 使用第三方库（如 CommandLineParser）自动化处理：
    • 支持短选项（-f）、长选项（--file）、默认值等高级特性。
    • 简化错误处理与帮助文档生成。

️（4）关键注意事项

• 参数分隔规则：空格作为默认分隔符，需用双引号包裹含空格的参数（如 "file path"）。
• 特殊字符转义：引号或等号需用反斜杠转义（如 \" 或 \=）。
• 参数数量限制：系统对参数总长度有限制（Windows 默认为 8191 字符），超出会导致错误。

（5）典型应用场景

• 文件路径传递

MyApp.exe -input="data.txt" -output="result.csv"

• 配置模式切换

MyApp.exe --mode=debug --log-level=verbose

5、函数使用场景

（1）输入验证与解析

public bool TryParseInt(string input, out int value)
{if (int.TryParse(input, out int result)) {value = result;return true;}value = 0; // out参数必须赋值 return false;
}

（2）递归计算阶乘

public int Factorial(int n)
{if (n == 0) return 1;return n * Factorial(n - 1); // 递归调用 
}

6、异常处理

（1）核心处理机制

• try-catch-finally 结构
  • try：包裹可能引发异常的代码块。
  • catch：捕获特定类型异常并处理，支持多个 catch 块（按异常派生程度从高到低排列）。上面没捕获的异常传到下面继续捕捉。
  • finally：无论是否发生异常都会执行，常用于释放资源（如关闭文件、数据库连接）。

try {// 可能出错的代码（如 int a = 10 / 0;）
}
catch (DivideByZeroException ex) 
{Console.WriteLine($"除零错误：{ex.Message}");
}
catch (Exception ex) // 兜底处理 
{Console.WriteLine($"未知错误：{ex.Message}");
}
finally {// 必执行代码（如 file.Close();）
}

• throw 关键字
  • 主动抛出异常：throw new InvalidOperationException("操作无效");
  • 重新抛出异常（保留原始堆栈）：throw; 而非 throw ex;
• 执行流程
  • 异常发生时，try块中后续代码中止，直接跳转至匹配的catch块
  • finally块即使遇到return也会执行

（2）关键实践原则

• 资源清理：使用 finally 或 using 语句确保资源释放（如文件流、数据库连接）。

using (StreamReader sr = new StreamReader("file.txt"))
{// 操作文件
} // 自动调用 Dispose()

• 异常筛选：通过 when 条件细化捕获逻辑：

catch (IOException ex) when (ex.Message.Contains("磁盘已满"))
{// 处理特定错误 
}

（3）常见内置异常类

异常类型	触发场景
DivideByZeroException	整数除零操作
NullReferenceException	访问空对象成员
IndexOutOfRangeException	数组索引越界
FileNotFoundException	文件路径不存在
InvalidCastException	无效类型转换
ArgumentNullException	方法参数为 null

（4）自定义异常

• 继承 System.ApplicationException（推荐）或 System.Exception
• 包含三个构造函数（无参/字符串参数/含内部异常参数）

public class OrderException : ApplicationException {public OrderException() {}public OrderException(string msg) : base(msg) {}public OrderException(string msg, Exception inner) : base(msg, inner) {}
}

• 抛出与使用

if (orderCount < 0) {throw new OrderException("订单数不能为负！");
}

（5）关键实践与注意事项

• 最佳实践
  • 优先用逻辑判断（如 if）预防可预见的错误（如非空校验），而非依赖异常处理
  • 使用 using 语句自动释放资源（替代手动 finally）
  • 记录异常细节：ex.Message（错误信息）、ex.StackTrace（调用堆栈）
• 避坑指南
  • ❌ 避免用异常控制正常流程（性能开销大）
  • ❌ 不在 finally 中抛出新异常（会掩盖原始错误）
  • ✅ 重新抛出异常时用 throw; 而非 throw ex;（保留原始堆栈）