第7章异常处理与程序调试技术(精)

第7章异常处理与程序调试技术
第1节异常处理概述
一、异常的概念
所谓异常是指程序在运行时遇到的一些无法预知，需要特别处理的状况。

例如程序要打开一个不存在的文件、网络连接中断、操作数越界、装载一个不存在的类等问题。

二、Delphi的异常处理机制
Delphi提供了一套默认的自动异常处理机制，即当程序发生错误后会自动退出当前运行的程序模块，并以对话框的形式给出相应的错误信息，但是并不会引起应用程序的非法终止。

Delphi的异常处理机制是建立在保护块的概念上的。

保护块是用保留字try和end封装起来的一段代码。

当应用程序发生错误时，系统会自动创建相应的异常类的对象，该异常对象通常包含了错误的相关信息。

程序可以捕获并处理这个异常对象，如果程序中没有定义对该异常的处理，则系统会自动产生一个消息框来描述这个错误，并保证程序不会非法终止。

三、异常类
在Delphi中，所有的异常类都派生自Exception类，该类是在SysUtils单元中定义的，如果一个程序的Uses语句中包含了SysUtils单元，则运行中发生错误时就会引发一个异常。

需要注意的是，异常不同于错误，编程者可以引发一个自定义异常。

例如：
Raise Exception.Create('My Error');
第2节异常处理的语法
Delphi提供了两种处理异常的基本结构：try…except和try…finally。

前者主要用于编写异常处理代码，后者主要用于保护系统资源。

一、try…except…end
try…except…end形成一个异常响应保护块。

正常情况下except后面的语句并不会被执行，而当一条或多条try块中的语句执行失败时，则发生异常，程序自动跳到except块中，进入异常响应处理模块中去执行。

当异常被响应后异常类自动清除。

二、try…except on…do… end
这种异常响应保护块通过使用on…do来响应不同类型的异常，其中on之后为异常的类型。

例如：
var
I,J,K: Integer;
begin
Try
I:=StrToInt(Edit1.Text);
J:=StrToInt(Edit2.Text);
K:=I div J;
Edit3.Text:=IntToStr(K);
Except
On EDivByZero do
ShowMessage(‘除数为0！');
On EConvertError do
ShowMessage('数据类型错误！');
end;
end;
说明：
①如果未编写异常处理结构，当发生异常时，VCL将调用默认的异常处理程序，通常会显示一个消息框，显示与对应的异常有关的错误信息。

②即使为可能出现的异常编写了t ry…except结构，在Delphi开发环境中运行调试程序时，系统仍然会在出现异常的代码处中断程序运行（此时可执行菜单命令【Run | Program Reset】返回设计状态）。

对于这样的程序，可先编译、保存，然后直接执行编译后的可执行文件。

③父类异常可以对子类异常做出响应。

例如，Exception类可以响应所有异常。

如果在except块中含有多行on...do子句，应注意它们的继承层次关系。

若各子句中的异常类之间存在直系继承关系，应将后代子句置前，祖先子句置后。

否则，处于低层次的异常子类处理子句将不被执行。

三、try…finally…end
显示错误消息是异常处理的一个方面，当错误发生时，还应该保证系统的稳定，如及时释放已经分配的资源，避免系统的崩溃等，可以采用try…finally…end结构实现。

Finally 之后的语句无论如何都会被执行，因此可以用于资源保护。

例如，以下程序段存在缺陷：
var
P:Pointer;
I,J:integer;
Begin
I:=0;
GetMem(P,2048); //为指针P分配2K内存
J:=5 div I;
FreeMem(P,2048); //释放为指针P分配的内存
End;
当运行到语句“J:=5 div I;”时，因I=0会产生被0除的异常。

此时程序会从异常发生点退出当前程序块，FreeMem语句没有执行的机会，从而导致为指针P分配的内存未被释放。

采用try…finally…end结构可解决此问题：
var
P:Pointer;
I,J:integer;
Begin
I:=0;
GetMem(P,2048);
Try
J:=5 div I;
Finally
FreeMem(P,2048);
End;
End;
与t ry…except结构不同，无论是否发生异常，finally块中的语句均会执行，从而保护系统资源。

四、资源保护与异常处理的结合
t ry…finally结构用于保护资源，但不对异常进行任何处理。

可以将t ry…except和t ry…finally结构相结合，构成嵌套的try结构，既处理异常，又保护资源。

一般格式如下：... //分配资源
try
try
... // 可能引发异常的语句
except
...//异常处理语句
end;
finally
{释放资源};
end;
例如：
var
x, y: Integer;
A: array of Extended; //声明动态数组
begin
x := 1;
y := 0;
SetLength(A,1); //为动态数组分配内存
try
try
A[0] := x / y; //此句将引发异常
except
ShowMessage('除数不得为0!'); //处理异常
end;
finally
A := nil; //释放资源
end;
end;
五、自定义异常
自定义异常同定义新的类相似，只是Delphi中异常的基类是Exception类，因此，自定义异常的语法通常如下：
type
异常类名=class(Exception)
要引发该异常，可以使用如下方法：
Raise 异常类对象名(参数);
第3节程序调试
一、程序中的错误
程序中的错误可以分成三类：语法错误、运行时错误和逻辑错误。

语法错误：语句不符合语法规范。

如：begin和end不匹配、句末漏掉分号、标识符未声明、数据类型不符等。

运行时错误：程序通过编译，但执行时发生错误。

如：试图打开一个不存在的文件、被0除等。

程序执行到该语句时，Delphi的集成调试环境会自动停止程序执行，并显示错误信息对话框。

单击对话框中的OK按钮后，系统便回到源程序中出错的地方。

逻辑错误：程序可以通过编译并运行，但结果和期望不同。

二、程序运行方式
RUN：单击Run|Run菜单项或工具栏上的运行按钮或快捷键F9。

这时，系统会自动编译该程序。

如果程序中没有语法错误，则执行该程序。

Compile：选择Project|Compile菜单项或按Ctrl+F9，编译程序会编译包括.dpr在内的全部改动过的文件，并生成.exe文件，但不会运行程序。

如果程序中有语法错误，编译程序就能找出来。

Build：选择Project|Build菜单项，编译程序会编译项目中的所有文件，无论它们是否被改动。

Project|Compile All Projects和Project|Build All Projects：在使用项目组时使用，编译项目组中的所有项目。

三、断点的使用
断点必须设置在可执行语句上，程序运行到断点时会自动停下，回到调试监控模式，此时断点处的语句尚未执行。

可以用单步执行的方式观测各变量的值，从而检查程序的出错点的位置。

设置方法：单击需设置断点的行左侧的灰色区域。

再次单击则取消断点。

四、运行到光标处
将光标移到目标位置，按F4键。

五、单步调试
常用的单步调试方法如下：
Trace Into（按F7键）：当程序运行到调用自定义函数、过程时，Trace Into方式会进入到子程序内部跟踪，并停留在子程序的第一行代码处。

当程序执行到子程序的结束处时，就返回主程序中。

但是，这种方法不会进入Delphi提供的库函数内部进行跟踪。

Step Over（按F8键）：每次只执行一行程序，当遇到自定义函数或过程的调用时，不会进入函数进行进一步的跟踪，而是直接把函数执行完毕，再停在程序的下一行。

如果能够确信自定义函数无错时，使用Step Over方法比Trace Into方法更能简化调试工作。

六、观察窗(WatchList)
观察窗是监控程序执行的工具之一，利用它和前面的各种执行方式相配合，可以检测各个变量及表达式在程序执行的某个阶段的值。

练习
1. 练习处理异常
参考教材【例7-2】，练习处理异常。

2. 练习使用断点和观察窗
按照习题7.4的要求，练习使用断点和观察窗调试程序。