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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");#elseConsole.WriteLine("PI is not defined");#endifConsole.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 DEBUGConsole.WriteLine("Debug mode");
#elif RELEASEConsole.WriteLine("Release mode");
#elseConsole.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");#elseConsole.WriteLine("DEBUG and VC_V10 are not defined");#endifConsole.ReadKey();}
}

1.2.3 综合示例

#define DEBUG#if DEBUGConsole.WriteLine("Debug mode");
#elif RELEASEConsole.WriteLine("Release mode");
#elseConsole.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.csConsole.WriteLine("This is line 100");
#line default// Line numbering returns to normal#pragma warning disable 414private int unusedVariable;
#pragma warning restore 414#nullable enablestring? 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
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);}}
}