C#中的try与finally

 

1 finally与return

try-catch-finally是很常用的语法结构，用来控制可能发生异常时的程序流程，其中catch和finally至少要有一个。初学try语法时可能会要问一个问题：如果在try块中return，那么finally还会执行吗？答案是肯定的。这个非常容易验证，就不举例子了。这样带来一些很好的特性，例如我们可以在try块中尝试打开数据库，然后读取数据，然后直接把得到的数据return出去，关闭数据连接的工作就交给finally来做——finally中先判断数据库是否正常打开了，打开了就关闭。这样代码写起来很清晰，每个部分各做各的事。这样我们也可以非常肯定的说，无论发生什么情况（只要不是进程被强行杀掉），finally中的内容一定是要执行的。

那么是不是可以再问一个问题——如果在finally块中也写了return，那么会怎么样呢？试验一下就很容易知道，finally块中是不允许写return的，如果一定要写，就会得到一个编译期错误：

error CS0157: Control cannot leave the body of a finally clause

 

2 先return？先finally？

既然finally一定是要执行的，即使try块中有return，那么这两者的执行顺便是怎么样的呢？简单的做一个实验（下面要说明，这个实验看上去的结果并不这么直观的表现出它的内在）：

运行这个程序，很容易得到结果为“1”。那么看上去是执行return在先，而finally在后了。真的是这样吗？

例子中我要return的a是一个值类型，那么如果是引用类型，结果又会如何呢？

这一次运行的结果并不是1，而是2。显然，运行Func2()返回的结果并不直接是return后面写的t，而是经过finally块执行后值发生变化的t。如何来解释这种区别呢？

3 CLR的栈

要解释这种区别，就需要看看其IL是什么，从调用函数、参数栈的角度来理解。CLR在执行中也有栈，但这个栈的用途与传统的本地代码中的栈并不完全相同。本地代码中栈的用处非常大，不但可以用来临时保存寄存器的值，还用来保存局部变量，此外还用来保存部分或全部传给函数的参数，而函数的返回值一般是通过EAX寄存器来传递的，而不是用栈。但在CLR中，局部变量并非显式的用栈来保存，栈只是用来调用函数时传递参数，此外，函数的返回值也是用栈来保存的。当调用一个函数时，将函数所需要的参数依次压栈，函数里面直接取用这些参数，在函数返回时将返回值压栈，函数返回后，栈顶即是返回值。如果调用者并不关心返回值，那么需要执行一下pop语句，把返回值弹出，这样保证函数在调用前后栈顶的位置是相同的。

当通过压栈传递参数时，参数的类型不同，压栈的内容也不同。如果是值类型，压栈的就是经过复制的参数值，如果是引用类型，那么进栈的只是一个引用，这也就是我们所熟悉的，传递值类型时，函数内修改参数值不会影响函数外，而引用类型的话则会影响。

那么来看一下上述代码中Func2()的IL代码： 

代码中当我们执行new时，对应的IL是newobj，其结果是创建一个TestClass2类型的对像并返回一个引用放置于栈上，之后的stloc就将这个引用保存为局部变量，于是栈上没有了其他内容。Try块并没有执行太多操作，只是把刚保存的引用再放到栈上，再保存为另一个局部变量，这个局部变量就是稍后要返回的引用，此时我们拥有两个局部变量，但它们是指向同一个对象的两个引用。Finally块先拿出开始时保存的引用放到栈上，dup语句使得栈顶再增加一个完全一样的引用，之后ldfld语句是从栈顶对象取一个成员放到栈上，所取的成员是value，之后再往栈上压一个1，再执行add，就实现了1+1=2的过程，add从栈上弹出两个值，再向栈压回一个值。此时再调用stfld就把刚刚压栈的2设置给栈上2之下的那个引用所指对象的value属性上。而在finally之后的部分才是真正的return，它试图取出我们所保存的第二个局部变量压栈，将它作为返回值。但对于引用类型来说，它与先前所操作的引用所指的是同一对象，因此finally块中的操作会影响到返回值，也就非常好理解了。

 

4 改编

知道了finally与return的实现原理，也就不难做出进一步的推广。例如把程序改成这样（返回时由直接返回t变为在t上调用一个做一些操作后返回自己的函数），其执行结果也不难猜出来吧：