前言

在程序开发中，错误和异常是不可避免的。Python 提供了强大的异常处理机制，可以让程序在面对错误时优雅地处理，而不是直接崩溃。本文将详细讲解错误的分类、异常处理的语法、常见异常类型以及实践中的最佳用法

一、什么是错误和异常？

  1. 错误（Error）

    • 是代码中明显的问题，比如语法错误、变量未定义等。错误通常在程序运行前就可以发现

    • 示例：

      print("Hello, world!  # 缺少引号

      输出：

      SyntaxError: EOL while scanning string literal

  2. 异常（Exception）

    • 是程序运行过程中发生的事件，比如除以零、访问不存在的文件等

    • 异常可以通过捕获（捕获异常）来处理，而不是让程序直接中断

二、异常的捕获与处理

Python 使用 try-except 结构来捕获和处理异常

2.1 基本语法

try:
    # 可能会引发异常的代码
except 异常类型:
    # 发生异常时执行的代码

2.2 示例：捕获异常

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为零！")

输出：

除数不能为零！

2.3 捕获多个异常

可以捕获多种异常类型

try:
    num = int("abc")  # 可能引发 ValueError
    result = 10 / num  # 可能引发 ZeroDivisionError
except ValueError:
    print("请输入有效的数字！")
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为零！")

2.4 捕获所有异常

使用 Exception 可以捕获所有异常

try:
    result = 10 / 0
except Exception as e:
    print(f"发生异常：{e}")

输出：

发生异常：division by zero

⚠️ 注意：捕获所有异常可能掩盖错误，建议在特定场景下使用

2.5 else 和 finally 子句

  1. else

    • 当没有发生异常时执行

    try:
    result = 10 / 2
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为零！")
else:
    print(f"计算结果是：{result}")

    输出：

    计算结果是：5.0

  2. finally

    • 无论是否发生异常，都会执行

    try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为零！")
finally:
    print("程序执行完毕")

    输出：

    除数不能为零！
程序执行完毕。

三、自定义异常

Python 允许开发者自定义异常，用于处理特殊的错误

3.1 创建自定义异常类

class CustomError(Exception):
    """自定义异常"""
    pass

3.2 使用自定义异常

def divide(a, b):
    if b == 0:
        raise CustomError("自定义异常：除数不能为零！")
    return a / b
​
try:
    divide(10, 0)
except CustomError as e:
    print(e)

输出：

自定义异常：除数不能为零！

四、常见异常类型

异常类型

描述

示例

SyntaxError

语法错误，通常在程序运行前发现

print("Hello

NameError

尝试访问未定义的变量

print(x)

TypeError

类型不匹配的操作

"1" + 2

ValueError

无效的值

int("abc")

ZeroDivisionError

除以零

10 / 0

IndexError

列表索引超出范围

my_list[10]

KeyError

字典中访问不存在的键

my_dict["missing_key"]

FileNotFoundError

文件或目录不存在

open("non_existent_file.txt")

ImportError

导入模块时出错

import nonexistent_module

五、异常处理的最佳实践

5.1 捕获特定异常

只捕获可能发生的异常，避免使用 except Exception 捕获所有异常

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为零！")

5.2 提供有意义的错误信息

在异常处理块中打印清晰的信息，帮助调试

try:
    num = int("abc")
except ValueError as e:
    print(f"输入的内容无法转换为整数：{e}")

5.3 使用 finally 清理资源

finally 通常用于关闭文件、释放连接等

try:
    file = open("example.txt", "r")
    # 执行一些文件操作
except FileNotFoundError:
    print("文件未找到！")
finally:
    if 'file' in locals() and not file.closed:
        file.close()

5.4 避免过度捕获异常

过度捕获可能掩盖真正的问题，导致难以调试

六、综合示例：文件操作中的异常处理

def read_file(filename):
    """读取文件内容"""
    try:
        with open(filename, "r", encoding="utf-8") as file:
            content = file.read()
            print(content)
    except FileNotFoundError:
        print(f"错误：文件 '{filename}' 不存在！")
    except PermissionError:
        print(f"错误：没有权限读取文件 '{filename}'！")
    except Exception as e:
        print(f"发生未知错误：{e}")
    finally:
        print("文件操作结束。")
​
# 测试
read_file("non_existent_file.txt")

输出：

错误：文件 'non_existent_file.txt' 不存在！
文件操作结束。

七、总结

  • 异常处理的重要性 异常处理让程序更加健壮，能够应对运行时的意外情况

  • 基本原则：

    1. 预测性：尽可能预测程序中可能发生的错误

    2. 局部化：只捕获和处理需要的异常

    3. 清理资源：使用 finally 或上下文管理器（如 with）确保资源释放

  • 常用结构：

    • try-except：捕获和处理异常

    • else：无异常时的逻辑

    • finally：无论是否异常都执行清理操作