Обработка исключений в C#: try, catch, finally, throw и лучшие практики

Что такое исключение

Исключение (exception) — ошибка времени выполнения, нарушающая нормальный поток программы. В C# исключения — объекты, наследуемые от System.Exception. Обработка построена на четырёх ключевых словах: try, catch, finally, throw.

Синтаксис try-catch-finally

try
{
    // код, который может выбросить исключение
}
catch (ExceptionType1 ex)
{
    // обработка конкретного типа
}
catch (ExceptionType2 ex)
{
    // обработка другого типа
}
catch (Exception ex) // базовый catch — в конце
{
    // обработка остальных
}
finally
{
    // выполняется ВСЕГДА (даже при return в try/catch)
    // очистка ресурсов: закрытие файлов, соединений
}

Пример: деление на ноль

using System;

public class DivNumbers
{
    public void Divide(int a, int b)
    {
        try
        {
            int result = a / b;
            Console.WriteLine($"Result: {result}");
        }
        catch (DivideByZeroException ex)
        {
            Console.WriteLine($"Ошибка: {ex.Message}");
        }
        finally
        {
            Console.WriteLine("Операция завершена");
        }
    }
}

// Divide(10, 0) → "Ошибка: Attempted to divide by zero." + "Операция завершена"

Иерархия исключений

System.Object
  └─ System.Exception
       ├─ System.ApplicationException (базовый для пользовательских)
       └─ System.SystemException (базовый для системных)
            ├─ ArgumentException
            │   ├─ ArgumentNullException
            │   └─ ArgumentOutOfRangeException
            ├─ InvalidOperationException
            ├─ NullReferenceException
            ├─ IndexOutOfRangeException
            ├─ DivideByZeroException
            ├─ InvalidCastException
            ├─ IOException
            │   ├─ FileNotFoundException
            │   └─ DirectoryNotFoundException
            ├─ OutOfMemoryException
            └─ StackOverflowException

Пользовательские исключения

[Serializable]
public class TemperatureException : Exception
{
    public double Temperature { get; }
    
    public TemperatureException(string message, double temp) 
        : base(message)
    {
        Temperature = temp;
    }
    
    // Для сериализации (optional в .NET Core)
    protected TemperatureException(SerializationInfo info, StreamingContext context)
        : base(info, context)
    {
        Temperature = info.GetDouble("Temperature");
    }
    
    public override void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
    {
        base.GetObjectData(info, context);
        info.AddValue("Temperature", Temperature);
    }
}

// Использование
public class Thermometer
{
    public void Check(double temp)
    {
        if (temp < -273.15)
            throw new TemperatureException("Below absolute zero!", temp);
    }
}

Throw — выбрасывание исключений

// 1. Новое исключение
throw new ArgumentNullException(nameof(param), "Parameter cannot be null");

// 2. Повторное выброс (сохраняет stack trace)
catch (Exception ex)
{
    Log(ex);
    throw; // НЕ "throw ex" — он сбрасывает stack trace!
}

// 3. Обёртывание (wrapping)
catch (SqlException ex)
{
    throw new DataAccessException("Database error", ex); // InnerException
}

Идиома using / IDisposable (рекомендуется вместо finally для ресурсов)

// Файл автоматически закроется даже при исключении
using (var file = File.OpenRead("data.txt"))
{
    // работа с файлом
}

// C# 8: using declaration
using var file = File.OpenRead("data.txt");
// файл закроется в конце области видимости переменной

Exception Filters (C# 6.0+)

Условие для catch-блока:

try { ... }
catch (HttpException ex) when (ex.StatusCode == 404)
{
    // только 404
}
catch (HttpException ex) when (ex.StatusCode >= 500)
{
    // серверные ошибки
}
catch (HttpException ex)
{
    // остальные HTTP ошибки
}

Лучшие практики

• Ловите конкретные типы исключений, а не просто Exception
• Не подавляйте исключения пустым catch { } — минимум логируйте
• Используйте throw; (не throw ex;) для повторного выброса
• Используйте using / IDisposable для ресурсов вместо finally
• Не используйте исключения для управления потоком (flow control) — это медленно
• Пользовательские исключения: наследовать от Exception (не ApplicationException — устарел), суффикс Exception, сериализуемы
• Документируйте исключения в XML-комментариях: <exception cref="ArgumentNullException">...</exception>