C# 例外處理機制深度解析：與 C++ 差異、例外傳播與 finally 語意

C# vs C++ 例外處理核心差異

例外類別體系

System.Object
└─ System.Exception
   ├─ System.SystemException (CLR 擲出)
   │   ├─ ArgumentException / ArgumentNullException
   │   ├─ InvalidOperationException
   │   ├─ NullReferenceException
   │   ├─ IndexOutOfRangeException
   │   ├─ DivideByZeroException
   │   └─ OverflowException
   └─ System.ApplicationException (使用者自訂基類，現建議直接繼承 Exception)

拋出例外

// 拋出現有例外
throw new ArgumentNullException(nameof(path), "路徑不可為空");

// 重新拋出 (保留堆疊追蹤)
catch (Exception ex)
{
    Log(ex);
    throw; // 必須無參數，否則堆疊重置
}

// 自訂例外最佳實踐
[Serializable]
public class BusinessRuleException : Exception
{
    public string RuleCode { get; }
    public BusinessRuleException(string ruleCode, string message) 
        : base(message) => RuleCode = ruleCode;
    
    // 序列化建構函式 (跨 AppDomain/遠端需要)
    protected BusinessRuleException(SerializationInfo info, StreamingContext ctx)
        : base(info, ctx) => RuleCode = info.GetString("RuleCode");
    
    public override void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext ctx)
    {
        base.GetObjectData(info, ctx);
        info.AddValue("RuleCode", RuleCode);
    }
}

例外傳播機制

1. 拋出點 → 尋找包含的 try 區塊
2. 依序檢查 catch 子句：第一個符合型別 (或其基類) 的處理
3. 若無符合 catch，執行 finally (若有) → 繼續向外層傳播
4. 若 finally 也拋出例外，原例外遺失 (新例外取代)
5. 到達執行緒/進程頂層仍未處理 → 進程終止 (觸發 AppDomain.UnhandledException)

try-catch-finally 三種組合

finally 執行保證實測

try {
    Console.WriteLine("try");
    goto EXIT; // 跳轉
}
finally {
    Console.WriteLine("finally"); // 仍會執行！
}
EXIT:
Console.WriteLine("exit");
// 輸出：try → finally → exit

即使 return、break、continue、goto、throw，finally 仍保證執行。

常見陷阱

• 吞噬例外：catch { } 或 catch (Exception) { } 不記錄、不重拋 → 錯誤隱形
• 拋出新例外丟失堆疊：throw new Exception("msg", ex) 保留內部例外；throw ex 重置堆疊
• finally 中拋出例外：會掩蓋原本傳播的例外，極難除錯
• 非同步 void 方法例外無法捕捉：async void 例外直接上報 SynchronizationContext

資源管理模式：using / IDisposable

// 編譯器展開為 try-finally
using (var fs = new FileStream("a.txt", FileMode.Open))
using (var sr = new StreamReader(fs))
{
    return sr.ReadToEnd();
}
// 等價於：
FileStream fs = null;
try {
    fs = new FileStream(...);
    using (var sr = new StreamReader(fs)) { fs = null; return sr.ReadToEnd(); }
}
finally {
    fs?.Dispose();
}

using 是 try-finally 的語法糖，確保 IDisposable 資源釋放。

1. 上一篇文章： C# 流程控制完整指南：選擇、迴圈、跳轉、條件編譯與例外處理
2. 下一篇文章： C# 例外處理實戰：try-catch-finally 結構、例外篩選與資源清理模式

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