1 预处理器
1.1 简介
1.1.1 定义
预处理器指令（Preprocessor Directives）指导编译器在实际编译开始之前对信息进行预处理。
通过这些指令，可以控制编译器如何编译文件或编译哪些部分。常见的预处理器指令包括条件编译、宏定义等。
所有的预处理器指令都是以 # 开始，且在一行上，只有空白字符可以出现在预处理器指令之前。预处理器指令不是语句，所以它们不以分号 ; 结束。
C# 编译器没有一个单独的预处理器，但指令被处理时就像是有一个单独的预处理器一样。在 C# 中，预处理器指令用于在条件编译中起作用。与 C 和 C++ 不同的是，它们不是用来创建宏。一个预处理器指令必须是该行上的唯一指令。
使用预处理器指令特点：
- 提高代码可读性：使用
#region可以帮助分隔代码块，提高代码的组织性。 - 条件编译：通过
#if等指令可以在开发和生产环境中编译不同的代码，方便调试和发布。 - 警告和错误：通过
#warning和#error可以在编译时提示开发人员注意特定问题
1.1.2 预处理器指令列表
| 指令 | 描述 |
|---|---|
| #define | 定义一个符号，可以用于条件编译 |
| #undef | 取消定义一个符号 |
| #if | 开始一个条件编译块，如果符号被定义则包含代码块 |
| #elif | 如果前面的 #if 或 #elif 条件不满足，且当前条件满足，则包含代码块 |
| #else | 如果前面的 #if 或 #elif 条件不满足，则包含代码块 |
| #endif | 结束一个条件编译块 |
| #warning | 生成编译器警告信息 |
| #error | 生成编译器错误信息 |
| #region | 标记一段代码区域，可以在IDE中折叠和展开这段代码，便于代码的组织和阅读 |
| #endregion | 结束一个代码区域 |
| #line | 更改编译器输出中的行号和文件名，可以用于调试或生成工具的代码 |
| #pragma | 用于给编译器发送特殊指令，例如禁用或恢复特定的警告 |
| #nullable | 控制可空性上下文和注释，允许启用或禁用对可空引用类型的编译器检查 |
1.2 指令示例详解
1.2.1 #define 和 #undef 预处理器
#define 用于定义符号（通常用于条件编译），#undef 用于取消定义符号。
#define 允许定义一个符号，这样，通过使用符号作为传递给 #if 指令的表达式，表达式将返回 true
下面的程序说明了这点：
#define PI
using System;
namespace PreprocessorDAppl
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
#if (PI)
Console.WriteLine("PI is defined");
#else
Console.WriteLine("PI is not defined");
#endif
Console.ReadKey();
}
}
}
1.2.2 条件指令：#if, #elif, #else 和 #endif
条件指令用于测试符号是否为真。如果为真，编译器会执行 #if 和下一个指令之间的代码。
常见运算符有：== (等于)，!= (不等于)，&& (与)，|| (或)
也可以用括号把符号和运算符进行分组。条件指令用于在调试版本或编译指定配置时编译代码。一个以 #if 指令开始的条件指令，必须显示地以一个 #endif 指令终止。
#define DEBUG
#if DEBUG
Console.WriteLine("Debug mode");
#elif RELEASE
Console.WriteLine("Release mode");
#else
Console.WriteLine("Other mode");
#endif
实例
#define DEBUG
#define VC_V10
using System;
public class TestClass
{
public static void Main()
{
#if (DEBUG && !VC_V10)
Console.WriteLine("DEBUG is defined");
#elif (!DEBUG && VC_V10)
Console.WriteLine("VC_V10 is defined");
#elif (DEBUG && VC_V10)
Console.WriteLine("DEBUG and VC_V10 are defined");
#else
Console.WriteLine("DEBUG and VC_V10 are not defined");
#endif
Console.ReadKey();
}
}
1.2.3 综合示例
#define DEBUG
#if DEBUG
Console.WriteLine("Debug mode");
#elif RELEASE
Console.WriteLine("Release mode");
#else
Console.WriteLine("Other mode");
#endif
#warning This is a warning message
#error This is an error message
#region MyRegion
// Your code here
#endregion
#line 100 "MyFile.cs"
// The next line will be reported as line 100 in MyFile.cs
Console.WriteLine("This is line 100");
#line default
// Line numbering returns to normal
#pragma warning disable 414
private int unusedVariable;
#pragma warning restore 414
#nullable enable
string? nullableString = null;
#nullable disable
2 异常处理
2.1 简介
2.1.1 定义
异常是在程序执行期间出现的问题。C# 中的异常是对程序运行时出现的特殊情况的一种响应，异常提供了一种把程序控制权从某个部分转移到另一个部分的方式。C# 异常处理时建立在四个关键词之上的：try、catch、finally 和 throw。
-
try：一个try块标识了一个将被激活的特定的异常的代码块。后跟一个或多个 catch 块。 -
catch：程序通过异常处理程序捕获异常，catch关键字表示异常的捕获。 -
finally：finally块用于执行给定的语句，不管异常是否被抛出都会执行，如果打开一个文件，不管是否出现异常文件都要被关闭。 -
throw：当问题出现时，程序抛出一个异常。使用throw关键字来完成。
2.1.2 异常类
C# 异常是使用类来表示的。C# 中的异常类主要是直接或间接地派生于 System.Exception 类。
System.ApplicationException 类支持由应用程序生成的异常。所以程序员定义的异常都应派生自该类。
System.SystemException 类是所有预定义的系统异常的基类。
派生自 System.SystemException 类的预定义的异常类：
| 异常类 | 描述 |
|---|---|
| System.IO.IOException | 处理 I/O 错误 |
| System.IndexOutOfRangeException | 处理当方法指向超出范围的数组索引时生成的错误 |
| System.ArrayTypeMismatchException | 处理当数组类型不匹配时生成的错误 |
| System.NullReferenceException | 处理当依从一个空对象时生成的错误 |
| System.DivideByZeroException | 处理当除以零时生成的错误 |
| System.InvalidCastException | 处理在类型转换期间生成的错误 |
| System.OutOfMemoryException | 处理空闲内存不足生成的错误 |
| System.StackOverflowException | 处理栈溢出生成的错误 |
2.2 异常处理
2.2.1 常规处理
C# 以 try 和 catch 块的形式提供了一种结构化的异常处理方案。使用这些块，把核心程序语句与错误处理语句分离开。
这些错误处理块是使用 try、catch 和 finally 关键字实现的。下面是一个当除以零时抛出异常的实例：
using System;
namespace ErrorHandlingApplication
{
class DivNumbers
{
int result;
DivNumbers()
{
result = 0;
}
public void division(int num1, int num2)
{
try
{
result = num1 / num2;
}
catch (DivideByZeroException e)
{
Console.WriteLine("Exception caught: {0}", e);
}
finally
{
Console.WriteLine("Result: {0}", result);
}
}
static void Main(string[] args)
{
DivNumbers d = new DivNumbers();
d.division(25, 0);
Console.ReadKey();
}
}
}
执行结果：
Exception caught: System.DivideByZeroException: Attempted to divide by zero.
at ...
Result: 0
2.2.2 不指定具体异常
| 用法 | 特点 | 使用场景 | |
|---|---|---|---|
| catch | 不指定异常类型 | 捕获所有异常，但无法访问异常对象 | 通用处理或无特定需求时使用 |
| throw | 重新抛出当前异常，保留原始堆栈信息 | 捕获异常后记录日志或执行其他操作再抛出 | |
| throw ex | 抛出捕获的异常，但丢失原始堆栈信息 | 不推荐，除非需要自定义异常或修改异常信息 |
2.2.2.1 catch 中不指定异常类型
在 catch 中不指定异常类型，这种方式会捕获所有类型的异常。
语法如下：
try
{
// 可能引发异常的代码
}
catch
{
// 捕获所有异常
Console.WriteLine("发生了一个异常");
}
特点：
- 捕获所有异常：
catch块不指定异常类型时，任何异常都会被捕获。 - 不提供异常上下文：因为没有捕获具体的异常对象，无法访问异常的详细信息（如消息、堆栈跟踪等）。
- 使用场景：适合处理一些通用的异常情况，但不建议滥用，因为可能会掩盖真正的问题。
2.2.2.2 throw 不指定异常对象
在 throw 后面可以不指定异常对象。这种方式会重新抛出当前捕获的异常，并保留原始异常的堆栈跟踪信息。
语法如下：
try
{
// 可能引发异常的代码
}
catch (Exception)
{
Console.WriteLine("捕获到异常，但继续抛出");
throw; // 重新抛出当前异常
}
特点：
- 重新抛出原始异常：保留原始异常的堆栈跟踪信息。
- 使用场景：适用于需要在捕获异常后进行一些处理（如记录日志）然后继续将异常传递给上层调用者。
2.2.2.3 throw ex 与 throw 的区别
在 catch 块中，既可以使用 throw; 重新抛出当前异常，也可以使用 throw ex; 抛出捕获的异常对象。
复制代码
try
{
throw new InvalidOperationException("测试异常");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine("捕获异常并重新抛出");
throw; // 重新抛出，保留原始堆栈信息
// throw ex; // 抛出 ex，但堆栈信息会被重置
}
区别：
-
throw：重新抛出当前异常，保留原始异常的堆栈跟踪。 -
throw ex：抛出捕获的异常对象，但会重置堆栈跟踪信息，使得原始异常的来源信息丢失。
2.2.3 使用using
using 语句确保在块结束时自动释放资源，即使发生异常也是如此。这在处理实现了 IDisposable 接口的对象时特别有用，例如文件流、数据库连接等。
using (ResourceType resource = new ResourceType())
{
// 使用资源的代码
}
在这个语法中，ResourceType 必须实现 IDisposable 接口。using 语句会在块结束时自动调用 Dispose 方法，释放资源。
使用 using 语句处理文件读取写入的示例：
using System;
using System.IO;
public class Program
{
public static void Main()
{
string inputPath = "input.txt";
string outputPath = "output.txt";
// C# 8.0 之前版本
using (StreamReader reader = new StreamReader(inputPath))
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(outputPath))
// 适用于 C# 8.0 及以上版本
//using (StreamReader reader = new StreamReader(inputPath),writer = new StreamWriter(outputPath))
{
string content = reader.ReadToEnd();
writer.Write(content);
}
}
}
2.3 自定义异常
自定义的异常类是派生自 ApplicationException 类。下面的实例演示了这点：
using System;
namespace UserDefinedException
{
class TestTemperature
{
static void Main(string[] args)
{
Temperature temp = new Temperature();
try
{
temp.showTemp();
}
catch(TempIsZeroException e)
{
Console.WriteLine("TempIsZeroException: {0}", e.Message);
}
Console.ReadKey();
}
}
}
public class TempIsZeroException: ApplicationException
{
public TempIsZeroException(string message): base(message)
{
}
}
public class Temperature
{
int temperature = 0;
public void showTemp()
{
if(temperature == 0)
{
throw (new TempIsZeroException("Zero Temperature found"));
}
else
{
Console.WriteLine("Temperature: {0}", temperature);
}
}
}
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