Python3 错误和异常详解

在 Python3 中，错误和异常是程序运行中常见的问题。理解它们的区别、掌握处理机制，是编写健壮代码的核心能力。本文将详细解析 Python 的错误类型、异常处理方法及最佳实践。

一、错误与异常的区别

在 Python 中，“错误” 和 “异常” 是两个相关但不同的概念：

语法错误（Syntax Error）：代码不符合 Python 语法规则，导致解释器无法解析。这是 “错误” 的一种，属于编译阶段的问题，程序根本无法运行。
示例：
if a > 5 # 缺少冒号，语法错误 print(a) # 报错：SyntaxError: invalid syntax
异常（Exception）：代码语法正确，但运行时出现的错误。程序可以启动，但执行到特定逻辑时中断。
示例：
10 / 0 # 语法正确，但运行时触发“除零异常” # 报错：ZeroDivisionError: division by zero

简言之：语法错误是 “写不对”，异常是 “运行时出问题”。

二、常见的异常类型

Python 内置了多种异常类，用于描述不同场景的运行时错误。以下是最常用的几种：

异常类型	触发场景	示例
`NameError`	使用未定义的变量	`print(undefined_var)`
`TypeError`	操作或函数应用于错误类型的对象	`1 + "2"`（int 与 str 无法相加）
`ValueError`	函数参数类型正确但值无效	`int("abc")`（字符串无法转为整数）
`ZeroDivisionError`	除法或取模运算中除数为 0	`5 / 0`
`IndexError`	序列（列表、元组等）索引超出范围	`[1,2,3][5]`
`KeyError`	字典中查找不存在的键	`{"name": "Tom"}["age"]`
`FileNotFoundError`	打开不存在的文件	`open("nonexistent.txt")`
`AttributeError`	访问对象不存在的属性或方法	`"hello".unknown_method()`
`AssertionError`	断言语句（`assert`）的条件为`False`	`assert 1 == 2`

三、异常处理机制：`try-except` 块

当程序可能触发异常时，可通过try-except块捕获并处理，避免程序直接崩溃。

1. 基本语法

try:
    # 可能触发异常的代码块
    risky_operation()
except 异常类型1:
    # 当触发“异常类型1”时执行的处理逻辑
    handle_error_type1()
except 异常类型2 as e:
    # 捕获“异常类型2”并获取异常信息（e为异常对象）
    print(f"发生错误：{e}")

 

示例：处理除零异常

 
try:
    a = 10 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"错误：{e}，除数不能为0")  # 输出：错误：division by zero，除数不能为0

2. 捕获多个异常

可在一个try块后接多个except，分别处理不同异常：

 

try:
    num = int(input("请输入数字："))
    result = 10 / num
except ValueError:
    print("输入错误：请输入有效的整数")
except ZeroDivisionError:
    print("计算错误：除数不能为0")

 

若多个异常的处理逻辑相同，可合并为一行：

try:
    # ...
except (ValueError, ZeroDivisionError) as e:
    print(f"发生错误：{e}")

 

3. 捕获所有异常（不推荐）

使用except Exception可捕获所有非系统退出的异常（不包括KeyboardInterrupt等），但可能掩盖未知错误，谨慎使用：

 
try:
    # 风险操作
except Exception as e:
    print(f"发生未知错误：{e}")

4. `else` 子句

else可选，用于定义 “当try块中无异常时执行” 的逻辑：

try:
    num = int(input("请输入数字："))
    result = 10 / num
except (ValueError, ZeroDivisionError) as e:
    print(f"错误：{e}")
else:
    # 无异常时执行
    print(f"计算结果：{result}")

 

5. `finally` 子句

finally可选，无论try块是否发生异常，都会执行（常用于资源清理，如关闭文件、数据库连接）：

 

file = None
try:
    file = open("data.txt", "r")
    content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在")
finally:
    # 确保文件关闭，即使发生异常
    if file:
        file.close()
        print("文件已关闭")

 

注：Python 3.3+ 中，可使用with语句更简洁地管理资源（自动释放），替代finally的部分场景：
with open("data.txt", "r") as file:  # 退出with块时自动关闭文件
    content = file.read()

四、主动抛出异常：`raise` 语句

除了被动捕获异常，还可通过raise主动触发指定异常，用于自定义错误检查逻辑。

基本语法

raise 异常类型(异常信息)

 

示例：验证输入合法性

 

def check_age(age):
    if age < 0 or age > 150:
        # 主动抛出ValueError
        raise ValueError(f"无效年龄：{age}，必须在0-150之间")
    print(f"年龄有效：{age}")

try:
    check_age(200)
except ValueError as e:
    print(f"错误：{e}")  # 输出：错误：无效年龄：200，必须在0-150之间

 

五、自定义异常类

当内置异常无法满足需求时，可通过继承Exception类定义自定义异常（通常继承Exception而非BaseException，避免捕获系统级异常）。

定义与使用

# 定义自定义异常（继承Exception）
class ScoreError(Exception):
    """分数必须在0-100之间的异常"""
    def __init__(self, score):
        self.score = score
        super().__init__(f"无效分数：{score}，必须在0-100之间")

# 使用自定义异常
def check_score(score):
    if not (0 <= score <= 100):
        raise ScoreError(score)  # 触发自定义异常
    print(f"分数有效：{score}")

try:
    check_score(150)
except ScoreError as e:
    print(f"检查失败：{e}")  # 输出：检查失败：无效分数：150，必须在0-100之间

 

六、断言：`assert` 语句

assert（断言）用于调试阶段检查条件是否成立，若不成立则触发AssertionError。其语法为：

 
assert 条件, 异常信息  # 条件为False时触发异常

示例：调试时验证变量状态

def calculate_average(numbers):
    # 断言：输入列表不能为空（调试用）
    assert len(numbers) > 0, "列表不能为空"
    return sum(numbers) / len(numbers)

calculate_average([])  # 触发AssertionError: 列表不能为空

 

注意：断言可通过-O（优化模式）关闭（运行时忽略），因此不能替代异常处理，仅用于调试阶段的内部检查。

七、异常处理的最佳实践

精准捕获异常：避免使用except Exception捕获所有异常，应明确指定需要处理的异常类型，防止掩盖未知错误。
提供有用的错误信息：在except块中输出具体的错误原因（如as e获取的异常信息），便于调试。
及时清理资源：通过finally或with语句确保文件、网络连接等资源在异常发生后正确释放。

不滥用异常：异常处理的开销高于普通条件判断，对于可预见的情况（如输入验证），优先使用if判断而非依赖异常。
反例：

# 不推荐：用异常处理替代条件判断
try:
    num = int(input("请输入数字："))
except:
    num = 0

正例：

 
# 推荐：先判断再处理
input_str = input("请输入数字：")
num = int(input_str) if input_str.isdigit() else 0

自定义异常提高可读性：在复杂业务中，使用自定义异常可使错误类型更清晰，便于调用者处理。

总结

Python 的异常处理机制通过try-except-else-finally实现了对运行时错误的捕获与处理，结合raise和自定义异常，可构建灵活且健壮的错误处理逻辑。核心原则是：提前预判可能的异常，精准捕获并合理处理，同时避免过度依赖异常替代正常的逻辑判断。掌握这些知识，能显著提升代码的可靠性和可维护性。

posted on 2025-07-31 10:31 小陶coding 阅读(118) 评论(0) 收藏举报

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