我们平时经常会碰到一些报错信息，特别是对于入门的敲代码选手来说，碰到报错嘎嘎头大，但我们要知道它们是程序执行过程中的常态而非例外。本篇文章，就让我们一起来了解一下错误和异常，在平时编程过程中正确理解和有效处理错误与异常，保证程序健壮性。
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[2、except ... as e](#2、except ... as e)
一、错误和异常的概念
Python错误大致分为两类：错误（Errors）和异常（Exceptions）。错误与异常是编程中用来描述程序运行过程中出现问题的两种不同概念，它们共同构成了程序错误处理的重要组成部分。下面分别介绍错误与异常的概念及其在编程中的角色：
| 类别 | 描述 | 示例 | 控制能力 | 处理方式 | 结果 |
|---|---|---|---|---|---|
| 错误（Errors） | |||||
| 严重问题 | 与编程语言、操作系统、硬件故障或资源限制相关 | 内存溢出、磁盘空间不足、系统级错误 | 非程序员可控 | 无法通过编程手段（如异常处理）恢复 | 程序终止 |
| 异常（Exceptions） | |||||
| 预期外情况 | 程序运行中遇到的非预期但可预见的情况 | 编程逻辑错误（如除数为零）、用户输入错误、外部服务故障、文件不存在、数据库操作失败 | 程序员可控 | 通过编程语言提供的异常处理机制（如Python的try-except） |
程序从异常状态恢复并继续执行 |
总结：
- 错误：严重、不可控的系统级问题，导致程序直接终止，我们主要靠预防，养成良好的编程习惯避免错误，以及在设计层面考虑容错和降级方案。
- 异常：可预见、可处理的程序运行时问题，我们可以通过异常处理机制捕获、处理并恢复，使程序在遇到问题时仍能继续运行。
二、异常的处理
Python的异常处理机制是一种编程策略，它允许程序在遭遇预期或非预期错误时，优雅地捕获、处理这些错误，而不是立即停止执行。这种机制通过特殊的语法结构（如try-except语句）来实现。
1、try-except
try部分 ：包含可能抛出异常的代码块。当这段代码执行时，如果发生异常，程序立即跳转到与之匹配的except子句。except部分 ：用于捕获并处理try块中抛出的异常。可以指定捕获特定类型的异常，如：
python
try:
# 可能抛出异常的代码
except SpecificExceptionType:
# 处理特定类型的异常也可以捕获多种异常或所有异常（不推荐捕获所有异常）：
python
try:
# 可能抛出异常的代码
except (SpecificExceptionType1, SpecificExceptionType2):
# 处理多种特定类型的异常
except Exception:
# 处理所有异常（对于未知或难以预测的异常，可以使用一个宽泛的except Exception子句作为兜底，
# 但应避免过度捕获导致真正问题被掩盖，一般不推荐）在except子句中，可以编写恢复逻辑、提供用户反馈、记录错误日志等。
2、except ... as e
捕获异常的同时，将异常对象赋值给一个变量（如e），以便进一步检查异常的具体信息，如错误消息、错误代码等。以下是一些Python中常见的异常以及处理示例：
python
#除数为零
try:
print(1/0) # 直接运行会抛出 ZeroDivisionError: division by zero
except ZeroDivisionError as e:
print(e) #输出：division by zero
#操作或函数应用于不适当的类型
try:
"hello" + 5 # 直接运行会抛出 TypeError: can only concatenate str (not "int") to str
except TypeError as e:
print(e) #输出：can only concatenate str (not "int") to str
#字典中查找不存在的键
try:
d = {"name": "Alice"}
print(d["age"]) # 直接运行会抛出 KeyError: 'age'
except KeyError as e:
print(e) # 输出：'age'
#访问序列（如列表、元组）的越界索引
try:
l = [1, 2, 3]
print(l[3]) # 直接运行会抛出 IndexError: list index out of range
except IndexError as e:
print(e) # 输出：list index out of range3、 try/except...else子句（可选）
只有当try块中没有发生任何异常时才会执行。用于放置在成功执行完try块后需要执行的代码，如果使用这个子句，那么必须放在所有的 except 子句之后。
以下实例在 try 语句中判断列表是否可以索引取值，如果用索引取值时正常的没有发生异常则执行 else 部分的语句打印列表元素的平方值。
python
list1=[1,2,3]
for i in range(3):
try:
list1[i]
except IndexError as e:
print(e)
else:
print(i**2)使用 else 子句比把所有的语句都放在 try 子句里面要好，这样可以避免一些意想不到，而 except 又无法捕获的异常。
4、 try-finally子句（可选）
无论try块中是否发生异常，finally中的代码总会被执行。通常用于资源清理，如关闭文件、释放锁等。
以下实例中 finally 语句无论异常是否发生都会执行：
python
try:
with open('file.txt') as file:
read_data = file.read()
except AssertionError as error: #没有捕捉FileNotFoundError异常
print(error)
else:
try:
with open('file.log') as file:
read_data = file.read()
except FileNotFoundError as fnf_error:
print(fnf_error)
finally:
print('无论异常是否发生都会执行这句话')三、抛出异常
使用raise语句可以主动抛出一个异常。这在验证条件不满足、数据无效、业务规则冲突等情况时非常有用。可以抛出预定义的异常，也可以自定义异常类。
抛出预定义异常：
Python中使用raise语句来主动抛出一个异常。下面是一些抛出预定义异常的示例：
python
# 抛出 ValueError，表示传入的年龄值无效
def validate_age(age):
if age < 0 or age > 150:
raise ValueError(f"Invalid age: {age}. Age must be between 0 and 150.")
# 抛出 TypeError，表示函数需要字符串参数
def greet(name):
if not isinstance(name, str):
raise TypeError(f"Expected a string, got {type(name).__name__} instead.")
# 抛出 FileNotFoundError，模拟文件不存在的情况
def read_file(filename):
if not os.path.exists(filename):
raise FileNotFoundError(f"The file '{filename}' does not exist.")
# 抛出 NotImplementedError，表示某个方法尚未实现
class AbstractClass:
def abstract_method(self):
raise NotImplementedError("The abstract_method must be implemented by subclasses.")自定义异常：
有时，预定义的异常可能不足以准确描述特定业务场景的错误情况。这时，可以创建自定义异常类，通常继承自已有的异常基类（如Exception）。以下是一个自定义异常类的示例：
python
class InvalidInputError(Exception):
"""当用户输入非整数时抛出此异常。"""
pass
def add_two_numbers():
try:
num1 = int(input("输入第一个数字: "))
num2 = int(input("输入第二个数字: "))
result = num1 + num2
print(f"The sum is: {result}")
except ValueError:
raise InvalidInputError("请只输入整数.")
# 运行程序
add_two_numbers()在这个例子中，我们创建了一个名为InvalidInputError的自定义异常类，表示用户输入非整数时的错误情况。在add_two_numbers函数中，尝试将用户输入转换为整数。如果输入无法转换（触发ValueError），则使用raise语句抛出InvalidInputError异常，并附带一条提示信息，告诉用户应输入整数。
通过自定义异常InvalidInputError，我们能够清晰地标识并处理用户输入非整数这一特定错误，提高代码的可读性和维护性。
总结：
异常处理要点：
- 使用try-except语句：将可能抛出异常的代码放入try块中，对应异常类型的处理逻辑放在except子句中。
- 精确捕获：尽量捕获特定类型的异常，避免使用过于宽泛的except Exception，以确保针对性地处理问题。
- 提供有用信息：在异常处理中，向用户或日志输出有意义的错误消息，帮助定位问题。
- 资源管理：确保在异常发生时，通过finally子句或with语句正确释放资源（如文件、网络连接等）。
- 避免空洞的except：除非明确要忽略所有异常，否则不应使用不带任何异常类型的except子句，以免隐藏实际问题。
- 测试异常处理：编写单元测试以验证异常处理逻辑是否按预期工作。
应用注意事项：
- 预防为主：编写健壮的代码，进行有效的输入验证，使用合适的错误检查语句，避免常见的逻辑错误。
- 主动抛出异常：在验证条件不满足、数据无效、业务规则冲突等情况时，使用raise语句主动抛出异常。
- 自定义异常：对于特定业务场景，创建自定义异常类以更精确地描述错误状态，提高代码可读性和维护性。
- 记录日志：在异常处理中记录详细的错误信息，便于后续分析和调试。
- 用户体验：在向用户报告异常时，提供易于理解的错误消息和可能的解决方案，提升用户体验。
总之，正确理解和熟练运用Python的错误与异常处理机制，是编写稳定、健壮、易维护的Python程序的关键。在日常编程中，应注重预防错误的发生，精准捕获并妥善处理异常，同时确保资源的有效管理与合理的用户体验。
希望上述内容能有效帮助大家理解应用，平时敲代码能高效处理异常。