C#中级教程（1）——解锁 C# 编程的调试与错误处理秘籍

一、认识错误：编程路上的 “绊脚石”

在 C# 编程中，错误大致可分为两类：语法错误和语义错误（逻辑错误）。语法错误就像是写作文时的错别字和病句，编译器一眼就能识别出来，比如变量名拼写错误、符号使用不当等，这类错误会导致程序无法正常编译。而语义错误则像是作文的内容逻辑不通顺，代码虽然能正常编译通过，但运行结果却和预期大相径庭，这往往是因为程序的逻辑在某些方面存在瑕疵。

// 错误示例：变量声明时未指定类型
undeclaredVariable = 10;

// 语义错误示例：判断逻辑错误，原本想判断是否大于5，却写成了小于
int num = 7;
if (num < 5) 
{
    Console.WriteLine("数字大于5");
}

二、调试技巧：寻找错误的 “放大镜”

（一）正常模式下的调试 “小妙招”

在正常模式下，借助输出语句来查看变量的值是一种简单有效的调试方法。在使用 Visual Studio（VS）进行 C# 开发时，Console.Write或Console.WriteLine是我们的得力助手。例如，在一个计算两个数之和的程序中：

int num1 = 5;
int num2 = 10;
int sum = num1 + num2;
Console.WriteLine("num1的值为：" + num1);
Console.WriteLine("num2的值为：" + num2);
Console.WriteLine("两数之和sum的值为：" + sum);

通过这些输出语句，我们可以清晰地看到每个变量在程序执行过程中的具体值，以此判断程序的运行是否符合预期。如果sum的值不是 15，那就说明代码中可能存在问题，需要进一步排查。

在 Unity 开发环境中，Debug.Log、Debug.LogError和Debug.LogWarn则发挥着类似的作用。假设我们正在开发一款游戏，角色的移动速度出现了异常，我们可以在相关代码中添加Debug.Log语句：

public class PlayerMovement : MonoBehaviour
{
    public float speed = 5f;
    void Update()
    {
        Debug.Log("当前角色的移动速度为：" + speed);
        // 角色移动相关代码
    }
}

这样，在 Unity 的 Console 窗口中，我们就能实时查看角色移动速度的变化情况，从而找出速度异常的原因。

（二）中断模式：深入代码内部的 “显微镜”

1.断点：程序的 “暂停按钮”
断点是进入中断模式的关键。在 VS 中，设置断点的方法多种多样。你可以右键单击代码行，选择 “breakpoint” -> “insert breakpoint”；也可以将光标定位到代码行，通过菜单上的 “Debug” -> “Toggle Breakpoint” 来设置；更为便捷的是，直接按下 F9 键就能快速设置或取消断点；另外，在需要添加断点的行首位置直接单击，同样可以实现断点的添加与取消。

例如，在下面这段代码中：

int result = 0;
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
    result += i;
}
Console.WriteLine("1到10的累加和为：" + result);

我们在result += i;这一行设置断点，当程序运行到这一行时，就会自动暂停，进入中断模式。

2.调试窗口：代码状态的 “监控中心”
进入中断模式后，VS 提供了多个实用的调试窗口，帮助我们深入了解程序的运行状态。

断点窗口：通过 “调试 - 窗口 - 断点” 打开，这里展示了当前项目中所有的断点信息。我们可以在这个窗口中快速定位断点位置，还能方便地删除不再需要的断点。
变量查看窗口：把鼠标指向源代码中的变量名，就能通过工具提示查看变量的信息。此外，在中断模式下的左下角，有 “错误列表”“局部变量”“监视” 三个选项卡。“错误列表” 展示了程序运行中发生的所有错误；“局部变量” 显示当前运行环境中所有局部变量的值；“监视” 则用于跟踪某个特定变量的值的变化。不仅如此，在这些窗口中，我们还能直接修改变量的值，这对于调试复杂的逻辑错误非常有帮助。
调用堆栈和即时窗口：在中断模式的右下角，“调用堆栈” 窗口能让我们清晰地看到当前代码执行到哪一行，以及是被什么语句调用的，这对于理清程序的执行流程至关重要。“即时窗口” 则像是一个小型的代码执行控制台，我们可以在这里输入命令，查看变量的值、修改变量的值，还能输入表达式查看计算结果。例如，在即时窗口中输入result，就能查看当前result变量的值；输入result = 100，可以修改result的值。

3.单步执行：代码执行的 “慢动作”

单步执行是调试过程中的重要操作，它分为 “逐过程” 和 “逐语句” 两种方式。两者都是逐行执行代码，但 “逐过程” 在遇到函数时，不会进入函数内部，而是把函数当成一条语句直接执行；“逐语句” 则会深入函数内部，逐行执行函数中的代码。例如，在下面的代码中：

int num1 = 3;
int num2 = 5;
int sum = AddNumbers(num1, num2);
Console.WriteLine("两数之和为：" + sum);

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

如果使用 “逐过程” 执行，当执行到int sum = AddNumbers(num1, num2);时，会直接执行完AddNumbers函数并返回结果；而使用 “逐语句” 执行，则会进入AddNumbers函数内部，逐行执行return a + b;这一行代码。

三、错误处理：程序的 “保护盾”

（一）异常：运行时的 “潜伏危机”

异常是程序在运行期间产生的错误。例如，当我们访问数组中不存在的元素时，就会引发异常。看下面这个例子：

int[] numbers = { 1, 2, 3 };
try
{
    int value = numbers[3];
}
catch (IndexOutOfRangeException e)
{
    Console.WriteLine("发生数组下标越界异常：" + e.Message);
}

在这个例子中，数组numbers的有效下标范围是 0 到 2，当尝试访问numbers[3]时，就会抛出IndexOutOfRangeException异常。如果不处理这个异常，程序就会终止，后续的代码将无法执行。

（二）异常处理：构建程序的 “防护网”

C# 中处理异常的语法结构主要由try、catch和finally三个关键字组成。

try 块：包含可能会出现异常的代码。例如，在读取用户输入并转换为整数的操作中，可能会因为用户输入非数字字符而引发异常，这部分代码就可以放在try块中：

try
{
    Console.Write("请输入一个整数：");
    int number = int.Parse(Console.ReadLine());
    Console.WriteLine("你输入的整数是：" + number);
}

catch 块：用于捕捉并处理异常。当try块中的代码发生异常时，如果异常的类型和catch块中指定的类型匹配，就会执行该catch块中的代码。catch块可以有多个，用于处理不同类型的异常。例如：

catch (FormatException e)
{
    Console.WriteLine("输入的内容格式不正确，请输入一个有效的整数。异常信息：" + e.Message);
}
catch (OverflowException e)
{
    Console.WriteLine("输入的数字超出了范围。异常信息：" + e.Message);
}

如果catch块中不指定异常类型，即catch()，那么它将捕捉所有类型的异常，但这种方式在实际开发中要谨慎使用，因为它可能会掩盖一些具体的异常信息，不利于问题的排查。

finally 块：无论try块中是否发生异常，finally块中的代码都会执行。这在一些需要释放资源的场景中非常有用，比如关闭文件流、数据库连接等。例如：

finally
{
    Console.WriteLine("这是finally块，无论是否发生异常，我都会被执行。");
}

（三）实际案例：用户输入处理

接下来，我们通过一个完整的案例来展示异常处理的实际应用。要求用户输入两个数字，计算它们的商，并处理可能出现的异常，如用户输入非数字字符、除数为零等情况。

while (true)
{
    try
    {
        Console.Write("请输入第一个数字：");
        double num1 = double.Parse(Console.ReadLine());

        Console.Write("请输入第二个数字：");
        double num2 = double.Parse(Console.ReadLine());

        if (num2 == 0)
        {
            throw new DivideByZeroException("除数不能为零");
        }

        double result = num1 / num2;
        Console.WriteLine("两数相除的结果是：" + result);
        break;
    }
    catch (FormatException e)
    {
        Console.WriteLine("输入的内容格式不正确，请输入有效的数字。异常信息：" + e.Message);
    }
    catch (DivideByZeroException e)
    {
        Console.WriteLine(e.Message);
    }
    catch (Exception e)
    {
        Console.WriteLine("发生了其他异常：" + e.Message);
    }
}

在这个案例中，使用while (true)循环确保用户在输入有误时能够重新输入。try块中包含了获取用户输入、转换为数字以及计算除法的代码。通过多个catch块分别处理不同类型的异常，最后使用finally块来执行一些无论是否发生异常都需要执行的操作（在这个案例中没有添加特定的finally代码，但在实际应用中可以根据需求添加）。