异常处理

前言

异常处理是编写健壮程序的关键。本章介绍如何捕获和处理异常。

什么是异常

异常是在程序执行期间发生的错误。Python 使用异常对象表示错误。

# 可能引发异常的代码
result = 10 / 0  # ZeroDivisionError

try-except 语句

try:
    # 可能引发异常的代码
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    # 处理特定异常
    print("Cannot divide by zero!")

捕获多个异常

try:
    num = int(input("Enter a number: "))
    result = 10 / num
except ValueError:
    print("Invalid input! Please enter a number.")
except ZeroDivisionError:
    print("Cannot divide by zero!")
except Exception as e:
    print(f"An unexpected error occurred: {e}")

else 和 finally 子句

try:
    file = open("example.txt", "r")
    content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("File not found")
else:
    # 只有在没有异常时执行
    print("File read successfully")
    print(f"Content length: {len(content)}")
finally:
    # 总是执行（无论是否异常）
    if 'file' in locals():
        file.close()
    print("Cleanup completed")

抛出异常

def divide(a, b):
    if b == 0:
        raise ValueError("Cannot divide by zero")
    return a / b

try:
    result = divide(10, 0)
except ValueError as e:
    print(e)

自定义异常

class InsufficientFundsError(Exception):
    """自定义异常：余额不足"""
    pass

class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self.balance = balance

    def withdraw(self, amount):
        if amount > self.balance:
            raise InsufficientFundsError("Insufficient funds")
        self.balance -= amount
        return amount

try:
    account = BankAccount(100)
    account.withdraw(150)
except InsufficientFundsError as e:
    print(e)

异常层次结构

Python 异常形成层次结构：

• BaseException（所有异常的基类）
  • Exception（常规异常）
    • ValueError, TypeError, FileNotFoundError 等
  • SystemExit, KeyboardInterrupt 等

try:
    # 一些代码
    pass
except Exception:
    # 捕获所有常规异常
    print("An error occurred")

断言 (assert)

用于调试，确保条件为真。

def divide(a, b):
    assert b != 0, "Cannot divide by zero"
    return a / b

divide(10, 0)  # AssertionError: Cannot divide by zero

日志记录

比 print 更好的错误记录方式。

import logging

logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    logging.error("Division by zero attempted")

常见异常类型

• ValueError: 值错误（如 int("abc")）
• TypeError: 类型错误（如 "hello" + 5）
• IndexError: 索引超出范围
• KeyError: 字典键不存在
• FileNotFoundError: 文件不存在
• ZeroDivisionError: 除零错误
• AttributeError: 属性不存在

最佳实践

1. 只捕获你能处理的异常
2. 保持异常处理简单
3. 使用 finally 进行清理
4. 提供有意义的错误信息
5. 考虑使用日志而不是 print

本章小结

• 使用 try-except 捕获异常
• else 子句在无异常时执行，finally 总是执行
• 可以抛出和自定义异常
• 了解常见异常类型和最佳实践

练习题

1. 编写一个函数，安全地进行除法运算，处理除零错误。
2. 创建一个自定义异常类，并在一个函数中使用它。
3. 编写一个程序，读取文件并处理可能的异常。
4. 使用断言验证函数参数的有效性。