夯实基础：Python中的异常(Exception)

在 Python 中，异常（Exception） 是程序运行时发生的非预期错误（如除数为 0、访问不存在的列表索引等），会中断程序的正常执行。合理处理异常可以避免程序崩溃，提供友好的错误提示，并确保资源正确释放（如关闭文件、数据库连接）。本文将从异常的基本概念、处理机制、内置异常、自定义异常到最佳实践，全面讲解 Python 异常。

一、异常的基本概念

1. 什么是异常？

异常是程序运行时的 “意外事件”，例如：

试图除以 0（ZeroDivisionError）；
访问列表中不存在的索引（IndexError）；
打开不存在的文件（FileNotFoundError）；
类型不匹配（如用字符串加数字，TypeError）。

如果不处理异常，程序会直接崩溃并抛出错误信息（Traceback）：

# 示例：未处理的异常导致程序崩溃
print(10 / 0)  # 运行时触发 ZeroDivisionError
# 输出：
# Traceback (most recent call last):
#   File "test.py", line 1, in <module>
#     print(10 / 0)
# ZeroDivisionError: division by zero

2. 异常与语法错误的区别

语法错误（SyntaxError）：代码不符合 Python 语法规则（如缺少冒号、括号不匹配），程序在运行前就会报错，无法执行。
```
if True  # 缺少冒号，语法错误
    print("hello")
# 输出：SyntaxError: expected ':'
```
异常（Exception）：代码语法正确，但运行时出现错误（如上述例子），程序可以通过异常处理机制捕获并处理。

二、异常处理的基本机制

Python 用 try-except 语句捕获并处理异常，核心逻辑是：“尝试执行可能出错的代码，若出错则执行预设的处理逻辑”。

1. 基础结构：`try-except`

try:
    # 可能触发异常的代码块
    risky_code()
except 异常类型1:
    # 若触发异常类型1，执行此代码块
    handle_error1()
except 异常类型2:
    # 若触发异常类型2，执行此代码块
    handle_error2()

示例：处理除以 0 的异常

try:
    num = int(input("请输入一个除数："))
    result = 10 / num
    print(f"10 / {num} = {result}")
except ZeroDivisionError:
    # 捕获“除数为0”的异常
    print("错误：除数不能为0！")
except ValueError:
    # 捕获“输入无法转为整数”的异常（如输入字母）
    print("错误：请输入有效的整数！")

当 try 块中代码触发 ZeroDivisionError 时，执行第一个 except 块；
若触发 ValueError（如输入 “abc”），执行第二个 except 块；
若未触发任何异常，except 块不执行，程序继续运行。

2. 捕获所有异常：`except Exception` 或 `except`

若想捕获所有非系统退出类异常（不建议滥用），可使用 except Exception（Exception 是所有内置非系统异常的基类）：

try:
    # 可能出错的代码
    10 / 0
except Exception as e:  # 用 as e 捕获异常对象，可获取错误信息
    print(f"发生错误：{e}")  # 输出：发生错误：division by zero

更简单（但更不推荐）的写法是 except:（捕获所有异常，包括系统退出异常如 KeyboardInterrupt）：

try:
    10 / 0
except:  # 不推荐：过度捕获，可能隐藏bug
    print("发生了未知错误")

3. `else` 子句：无异常时执行

else 子句可选，用于定义当 try 块无异常时执行的代码（与 except 互斥）：

try:
    num = int(input("请输入一个正数："))
    if num <= 0:
        raise ValueError("必须输入正数")  # 主动抛异常（见后文）
except ValueError as e:
    print(f"输入错误：{e}")
else:
    # 无异常时执行（num 是正数）
    print(f"你输入的正数是：{num}")

4. `finally` 子句：无论是否有异常都执行

finally 子句可选，用于定义无论 try 块是否触发异常，都必须执行的代码（通常用于释放资源，如关闭文件、网络连接）：

file = None
try:
    file = open("test.txt", "r")
    content = file.read()
    print(content)
except FileNotFoundError:
    print("错误：文件不存在")
finally:
    # 无论是否出错，都关闭文件（释放资源）
    if file:
        file.close()
        print("文件已关闭")

执行顺序：

若 try 无异常：try → else → finally
若 try 有异常：try → except → finally

三、Python 内置异常类型

Python 定义了大量内置异常，覆盖各种常见错误场景。以下是最常用的几类：

1. 基础异常类

BaseException：所有异常的基类（包括系统退出异常如 SystemExit）。
Exception：所有非系统退出异常的基类（日常处理的异常都继承自它）。

2. 常见具体异常

异常类型	触发场景	示例
`TypeError`	操作或函数应用于不适当类型的对象	`1 + "2"`（int 加 str）
`ValueError`	操作或函数接收到的参数类型正确但值无效	`int("abc")`（字符串无法转为整数）
`ZeroDivisionError`	除数为 0	`10 / 0`
`IndexError`	访问序列（列表、元组等）中不存在的索引	`[1,2][3]`（列表只有 3 个元素，索引 0-2）
`KeyError`	访问字典中不存在的键	`{"name": "Alice"}["age"]`
`FileNotFoundError`	尝试打开不存在的文件（`IOError` 的子类）	`open("nonexist.txt")`
`AttributeError`	访问对象不存在的属性	`"hello".nonexist_attr`
`NameError`	使用未定义的变量	`print(undefined_var)`
`IndentationError`	缩进错误（语法错误的一种）	`if True: print("hello")`（缺少缩进）

示例：触发 KeyError 并处理

user = {"name": "Bob", "age": 20}
try:
    print(user["gender"])  # 访问不存在的键 "gender"
except KeyError as e:
    print(f"错误：键 {e} 不存在")  # 输出：错误：键 'gender' 不存在

3. 异常的继承关系

部分异常存在继承关系，例如：ArithmeticError（算术错误）是 ZeroDivisionError、OverflowError 等的父类；LookupError（查找错误）是 IndexError、KeyError 等的父类。

捕获父类异常会同时捕获其子类异常：

try:
    [1,2][3]  # 触发 IndexError（LookupError 的子类）
except LookupError:
    print("捕获到查找错误（IndexError 或 KeyError）")  # 会执行

四、主动抛出异常：`raise` 语句

除了被动捕获运行时异常，还可以用 raise 语句主动抛出异常，用于在满足特定条件时中断程序并提示错误（如参数校验）。

1. 基本用法：`raise 异常类型` 或 `raise 异常对象`

def divide(a, b):
    if b == 0:
        # 主动抛出 ZeroDivisionError
        raise ZeroDivisionError("除数不能为0！")  # 可自定义错误信息
    return a / b

try:
    divide(10, 0)
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"捕获到错误：{e}")  # 输出：捕获到错误：除数不能为0！

2. 重新抛出异常：`raise`

在 except 块中可使用 raise 不带参数，将捕获的异常重新抛出（用于多层异常处理）：

try:
    10 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"内层处理：{e}，准备向上抛出")
    raise  # 重新抛出异常，让外层处理

运行结果：

内层处理：division by zero，准备向上抛出
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 2, in <module>
    10 / 0
ZeroDivisionError: division by zero

3. 异常链：`raise ... from`

用 raise 新异常 from 原异常 可将两个异常关联（原异常是新异常的原因），便于追踪错误根源：

try:
    int("abc")  # 触发 ValueError
except ValueError as original_e:
    # 抛出新异常，并关联原异常
    raise TypeError("转换失败，输入不是数字") from original_e

运行结果（会显示异常链）：

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 2, in <module>
    int("abc")
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'abc'

The above exception was the direct cause of the following exception:

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 5, in <module>
    raise TypeError("转换失败，输入不是数字") from original_e
TypeError: 转换失败，输入不是数字

五、自定义异常

当内置异常无法满足业务需求时（如 “用户年龄必须大于 18 岁”），可通过继承 Exception 类定义自定义异常。

1. 定义自定义异常

# 自定义异常：继承自 Exception
class AgeError(Exception):
    """自定义异常：用于处理年龄不合法的场景"""
    def __init__(self, message):
        self.message = message  # 存储错误信息

    # 可选：自定义异常的字符串表示
    def __str__(self):
        return f"AgeError: {self.message}"

2. 使用自定义异常

def check_age(age):
    if age < 18:
        # 抛出自定义异常
        raise AgeError("年龄必须大于等于18岁")
    print(f"年龄合法：{age}岁")

try:
    check_age(15)
except AgeError as e:
    print(f"捕获到自定义异常：{e}")  # 输出：捕获到自定义异常：AgeError: 年龄必须大于等于18岁

自定义异常通常用于大型项目，可更精确地区分错误类型（如业务错误、参数错误、权限错误等）。

六、异常处理的最佳实践

合理的异常处理能提高程序的健壮性和可维护性，以下是关键原则：

1. 只捕获特定异常，避免过度捕获

不要用 except: 或 except Exception: 捕获所有异常，这会隐藏真正的错误（如拼写错误、逻辑错误）。应精确指定需要处理的异常：

# 推荐：只捕获需要处理的异常
try:
    file = open("data.txt")
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在，使用默认数据")
    data = "default"

# 不推荐：过度捕获，可能隐藏其他错误（如变量名拼写错误）
try:
    file = open("data.txt")
except:  # 会捕获所有异常，包括 NameError 等
    print("发生错误")

2. 提供具体的错误信息

异常处理时，应输出清晰的错误信息（如错误原因、影响范围），便于调试：

try:
    user = {"name": "Alice"}
    print(user["age"])
except KeyError as e:
    # 具体说明错误：哪个键不存在，在处理什么数据
    print(f"处理用户数据时出错：键 {e} 不存在，用户信息为 {user}")

3. 用 `finally` 释放资源

涉及文件、网络连接、数据库连接等资源时，必须在 finally 中释放，确保资源不泄露：

# 示例：用 finally 关闭数据库连接
import sqlite3

conn = None
try:
    conn = sqlite3.connect("mydb.db")
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute("SELECT * FROM users")
except sqlite3.Error as e:
    print(f"数据库错误：{e}")
finally:
    if conn:
        conn.close()  # 无论是否出错，都关闭连接
        print("数据库连接已关闭")

4. 避免在异常处理中忽略错误

不要捕获异常后不做任何处理（“吞掉异常”），这会导致错误无法被发现：

# 不推荐：忽略异常，隐藏问题
try:
    10 / 0
except ZeroDivisionError:
    pass  # 什么都不做，程序看似正常，实则出错

5. 自定义异常用于业务逻辑

在大型项目中，用自定义异常区分业务错误（如 PermissionDeniedError、ResourceNotFoundError），使代码更清晰：

class PermissionDeniedError(Exception):
    """无权限访问时抛出"""

def access_resource(user, resource):
    if user.role != "admin":
        raise PermissionDeniedError(f"用户 {user.name} 无权限访问 {resource}")
    # 正常访问逻辑...

总结

异常是 Python 处理运行时错误的核心机制，通过 try-except-else-finally 结构可实现：

捕获并处理特定异常，避免程序崩溃；
用 else 执行无异常时的逻辑；
用 finally 确保资源释放；
用 raise 主动抛出异常，或定义自定义异常处理业务错误。

遵循 “捕获特定异常、提供清晰信息、释放资源” 等最佳实践，能编写更健壮、易维护的代码

夯实基础：Python中的异常(Exception)

一、异常的基本概念

1. 什么是异常？

2. 异常与语法错误的区别

二、异常处理的基本机制

1. 基础结构：`try-except`

2. 捕获所有异常：`except Exception` 或 `except`

3. `else` 子句：无异常时执行

4. `finally` 子句：无论是否有异常都执行

三、Python 内置异常类型

1. 基础异常类

2. 常见具体异常

3. 异常的继承关系

四、主动抛出异常：`raise` 语句

1. 基本用法：`raise 异常类型` 或 `raise 异常对象`

2. 重新抛出异常：`raise`

3. 异常链：`raise ... from`

五、自定义异常

1. 定义自定义异常

2. 使用自定义异常

六、异常处理的最佳实践

1. 只捕获特定异常，避免过度捕获

2. 提供具体的错误信息

3. 用 `finally` 释放资源

4. 避免在异常处理中忽略错误

5. 自定义异常用于业务逻辑

总结

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二、异常处理的基本机制

1. 基础结构：try-except

2. 捕获所有异常：except Exception 或 except

3. else 子句：无异常时执行

4. finally 子句：无论是否有异常都执行

三、Python 内置异常类型

1. 基础异常类

2. 常见具体异常

3. 异常的继承关系

四、主动抛出异常：raise 语句

1. 基本用法：raise 异常类型 或 raise 异常对象

2. 重新抛出异常：raise

3. 异常链：raise ... from

五、自定义异常

1. 定义自定义异常

2. 使用自定义异常

六、异常处理的最佳实践

1. 只捕获特定异常，避免过度捕获

2. 提供具体的错误信息

3. 用 finally 释放资源

4. 避免在异常处理中忽略错误

5. 自定义异常用于业务逻辑

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4. `finally` 子句：无论是否有异常都执行

四、主动抛出异常：`raise` 语句

1. 基本用法：`raise 异常类型` 或 `raise 异常对象`

2. 重新抛出异常：`raise`

3. 异常链：`raise ... from`

3. 用 `finally` 释放资源