[C#] よく使う .NET 標準例外クラスと使いどころ

C# でメソッドを書くとき、引数の不正や状態の不整合をどう知らせるかは設計の基本です。Debug.Assert のような「開発時だけのチェック」と異なり、例外はリリースビルドでも常に呼び出し側に意図を伝えます。

.NET には用途別の標準例外が豊富に用意されており、これらを正しく使い分けるだけでコードの意図が明確になり、呼び出し側も適切に対処できます。 この記事ではプログラマが日常的に使う代表的な標準例外を、用途別に整理します。

例外そのものの基礎は System.Exception を体系的に理解する を、when や AggregateException などの応用は 例外フィルター（when）と AggregateException・ExceptionDispatchInfo を参照してください。

引数チェック系

ArgumentException

引数の値が不正なときの汎用例外です。「null ではないが意味的に正しくない」場合に使います。

public void SetName(string name)
{
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(name))
    {
        throw new ArgumentException("名前は空白にできません。", nameof(name));
    }
    // ...
}

引数名は必ず nameof() で渡します。後でリネームしてもコンパイラが追従してくれます。

ArgumentNullException

引数が null のときに使う、ArgumentException の派生です。最も使用頻度が高い例外の一つです。

public void Register(User user)
{
    if (user is null)
    {
        throw new ArgumentNullException(nameof(user));
    }
    // ...
}

ThrowIfNull（.NET 6 以降）

.NET 6 で ArgumentNullException.ThrowIfNull が追加され、定型コードが大幅に短くなりました。

public void Register(User user)
{
    ArgumentNullException.ThrowIfNull(user);
    // ...
}

第二引数を省略すると、CallerArgumentExpression 属性により自動で引数名が補われます。

ArgumentOutOfRangeException

引数が許容範囲外のときに使います。配列インデックス、サイズ、列挙値の範囲チェックなどが典型例です。

public void SetAge(int age)
{
    if (age < 0 || age > 150)
    {
        throw new ArgumentOutOfRangeException(
            nameof(age), age, "年齢は 0〜150 の範囲で指定してください。");
    }
    // ...
}

ThrowIf* ヘルパー（.NET 7/8 以降）

.NET 8 で ArgumentOutOfRangeException にも豊富なヘルパーが追加されました。

public void Take(int count)
{
    ArgumentOutOfRangeException.ThrowIfNegative(count);
    ArgumentOutOfRangeException.ThrowIfGreaterThan(count, items.Count);
    // ...
}

主なメソッド:

• ThrowIfNegative / ThrowIfNegativeOrZero
• ThrowIfZero
• ThrowIfGreaterThan / ThrowIfGreaterThanOrEqual
• ThrowIfLessThan / ThrowIfLessThanOrEqual
• ThrowIfEqual / ThrowIfNotEqual

ArgumentException.ThrowIfNullOrEmpty / ThrowIfNullOrWhiteSpace

文字列引数のチェックも .NET 7/8 でヘルパーが整備されました。

public void SetName(string name)
{
    ArgumentException.ThrowIfNullOrWhiteSpace(name);
    // ...
}

ThrowIfNullOrEmpty は .NET 7、ThrowIfNullOrWhiteSpace は .NET 8 で追加されました。

状態・操作系

InvalidOperationException

引数は正しいが、オブジェクトの現在の状態でその操作が行えないときに使います。

public void Disconnect()
{
    if (!_isConnected)
    {
        throw new InvalidOperationException("接続されていません。");
    }
    // ...
}

LINQ の Single() / First() で要素がない場合や、IEnumerator.MoveNext() を呼ばずに Current を参照したときなど、BCL の中でも非常に多く使われています。

「引数の問題なら Argument*、状態の問題なら InvalidOperationException」と覚えるとわかりやすいです。

ObjectDisposedException

Dispose 済みのオブジェクトを操作しようとしたときに使います。InvalidOperationException の派生です。

public void Read()
{
    ObjectDisposedException.ThrowIf(_disposed, this);
    // ...
}

ObjectDisposedException.ThrowIf（.NET 7 以降）でこちらも簡潔に書けます。

NotSupportedException

その操作自体がサポートされていないときに使います。 読み取り専用コレクションの Add や、ストリームの Seek 非対応など、機能的に提供しないことを示すケースです。

public override void Write(byte[] buffer, int offset, int count)
{
    throw new NotSupportedException("このストリームは読み取り専用です。");
}

InvalidOperationException との違いは、「現在の状態」ではなく「そもそも対応していない」点です。

NotImplementedException

「いずれ実装するが今は未実装」を示します。スケルトンコードや TODO に使います。

public void DoSomething()
{
    throw new NotImplementedException();
}

リリースコードに残してはいけません。意図的に「対応しない」場合は NotSupportedException を使います。

I/O・フォーマット系

FormatException

文字列を別の型に変換しようとしたが、書式が不正だったときに使います。

if (!int.TryParse(text, out int value))
{
    throw new FormatException($"数値として解釈できません: {text}");
}

int.Parse などが内部でスローします。自前のパーサーを書くときも、この例外を使うと利用者が Parse 系と統一的に扱えます。

OverflowException

算術演算や型変換の結果が型の範囲を超えたときに使います。 checked ブロック内の演算や、Convert.ToInt32(long) の範囲外などで自動的にスローされます。

checked
{
    int sum = a + b; // オーバーフローすれば OverflowException
}

IOException 系

ファイルやネットワーク I/O のエラー全般。具体的には次の派生があります。

• FileNotFoundException: ファイルが存在しない
• DirectoryNotFoundException: ディレクトリが存在しない
• PathTooLongException: パスが長すぎる
• EndOfStreamException: ストリームの末端を超えて読もうとした

呼び出し側で個別対処したい場合は派生型を catch し、まとめて扱う場合は IOException で捕まえます。

並行・キャンセル系

OperationCanceledException

CancellationToken によってキャンセルされたときの例外です。 TaskCanceledException はこの派生で、Task のキャンセル時にスローされます。

public async Task DoWorkAsync(CancellationToken ct)
{
    ct.ThrowIfCancellationRequested();
    // ...
}

CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested() を呼ぶだけでよく、自分で new する場面は少ないです。

キャンセルは「想定内のフロー」なので、ログレベルもエラーではなく情報や警告で扱うことが多いです。

TimeoutException

タイムアウト時の例外。HTTP クライアントや非同期 API で使われます。 自前の処理でタイムアウトを表現する場合にも使えます。

型・キャスト系

InvalidCastException

明示的キャストが失敗したときにスローされます。 通常は as 演算子と null チェック、is 演算子、パターンマッチングで回避できます。

// キャストできなければ obj が null になる
var str = obj as string;

// パターンマッチング
if (obj is string s)
{
    // s を使う
}

NullReferenceException

null 参照のメンバーアクセスで CLR が自動的にスローします。 自分で throw new NullReferenceException() してはいけません。意図的なら ArgumentNullException か InvalidOperationException を使います。

NullReferenceException がアプリで起きる時点で、ほとんどの場合はバグです。Nullable 参照型（string?）を有効にして、コンパイル時に検出するのが現代的な対策です。

IndexOutOfRangeException

配列やリストへのインデックスアクセスが範囲外だったときに CLR がスローします。 NullReferenceException と同様、自前でスローするのではなく、自前のメソッドで範囲チェックする場合は ArgumentOutOfRangeException を使います。

標準例外の選び方フローチャート

迷ったときの判断基準をまとめます。

使うべきでない・自前でスローしないもの

CLR がスローする以下の例外は、アプリコードから直接スローしないのが原則です。

• NullReferenceException: null 参照アクセスで CLR がスローする
• IndexOutOfRangeException: 配列の範囲外アクセスで CLR がスローする
• AccessViolationException: アンマネージド領域の不正アクセス
• OutOfMemoryException: メモリ不足
• StackOverflowException: スタックオーバーフロー（catch も基本的にできない）
• Exception / SystemException / ApplicationException: 抽象度が高すぎる

これらを自前でスローすると、呼び出し側が「CLR からの本物の障害」と区別できなくなります。

まとめ

• 引数チェックは ArgumentNullException / ArgumentOutOfRangeException / ArgumentException を用途で使い分ける
• 状態の不整合は InvalidOperationException、Dispose 済みは ObjectDisposedException
• 機能未対応は NotSupportedException、TODO は NotImplementedException
• .NET 6/7/8 で追加された ThrowIfNull / ThrowIfNegative / ThrowIfNullOrWhiteSpace などのヘルパーで定型コードを大幅に削減できる
• NullReferenceException や IndexOutOfRangeException は自前でスローしない
• 引数名は必ず nameof() で渡す

「正しい例外を選ぶ」ことは、ライブラリ設計だけでなくアプリ開発でもコードの意図を強く表す手段です。標準例外の語彙を増やしておくと、レビューや障害調査の質が上がります。