12.异常处理 - 技术栈

1.什么是异常

2.异常的基本结构

try和except

捕获多个异常

else块

finally块

3.raise关键字

基本用法

引发特定异常

raise from的用法

4.assert语句

5.自定义异常

创建自定义异常类

使用自定义异常

案例

1. 什么是异常？

异常是程序运行时发生的错误事件，可能导致程序终止。

异常可以由程序错误（如除以零、访问不存在的变量）或外部条件（如文件未找到、网络连接失败）引发。

2. 异常的基本结构

Python 使用 try、except、else 和 finally 关键字来处理异常。

2.1 try 和 except

try 块包含可能引发异常的代码。

except 块用于捕获和处理异常。

python 复制代码

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"Error: {e}")  # 输出: Error: division by zero

说明:

try 块：包含可能会引发异常的代码。在这个例子中，我们尝试将 10 除以 0，这会引发 ZeroDivisionError，因为除以零是未定义的。

except 块：捕获特定的异常类型。在这里，我们捕获 ZeroDivisionError 并将其存储在变量 e 中，然后打印错误信息。

2.2 捕获多个异常

可以在一个 try 块中捕获多个异常。

python 复制代码

try:
    result = 10 / 0
except (ZeroDivisionError, ValueError) as e:
    print(f"Error: {e}")

说明:这个例子展示了如何捕获多个异常类型。虽然在这个特定的代码中只会引发 ZeroDivisionError，但如果有其他代码可能引发 ValueError，它也会被捕获。

2.3 else 块

else 块在 try 块没有引发异常时执行。

python 复制代码

try:
    result = 10 / 2
except ZeroDivisionError:
    print("Cannot divide by zero")
else:
    print(f"Result is {result}")  # 输出: Result is 5.0

说明:else 块：在 try 块没有引发异常时执行。在这个例子中，10 除以 2 是有效的操作，所以 else 块会执行并打印结果。

2.4 finally 块

finally 块无论是否发生异常都会执行，通常用于清理资源。

python 复制代码

try:
    file = open('example.txt', 'r')
    # 进行文件操作
except FileNotFoundError:
    print("File not found")
finally:
    file.close()  # 确保文件被关闭

说明：finally 块：无论是否发生异常，finally 块中的代码都会执行。这里用于确保文件在操作后被关闭，即使在打开文件时发生了异常。

3.raise关键字

3.1基本用法

raise 关键字可以用来引发一个指定的异常。最简单的形式是直接引发一个异常实例：

python 复制代码

raise Exception("This is an error message")    #爆红，输出：Exception: This is an error message

解释：

这行代码会立即引发一个 Exception，并附带一个错误消息 "This is an error message"。

如果没有捕获这个异常，程序会终止，并显示错误信息。

3.2引发特定异常

Python 提供了许多内置异常类，如 ValueError、TypeError、IndexError 等。你可以使用 raise 来引发这些特定的异常：

python 复制代码

def divide(x, y):
    if y == 0:
        raise ZeroDivisionError("Cannot divide by zero")
    return x / y

try:
    divide(10, 0)
except ZeroDivisionError as e:
    print(e)  # 输出: Cannot divide by zero

解释：

在 divide 函数中，如果 y 为零，raise 会引发 ZeroDivisionError。

在 try 块中调用 divide，并在 except 块中捕获并处理该异常。

3.3raise from的用法

raise ... from ... 语法用于在引发一个新的异常时，保留原始异常的信息。这样做的好处是，当你处理异常时，可以看到新异常和原始异常之间的关系。

python 复制代码

try:
    # 可能引发异常的代码
    raise KeyError("Original exception")
except KeyError as e:
    # 引发新的异常，并指定原始异常为其原因
    raise ValueError("New exception") from e

解释：

ValueError("New exception") 是新引发的异常。

from e 指定 e（即 KeyError("Original exception")）为新异常的原因。

这会创建一个异常链，使得 ValueError 的 cause 属性指向 KeyError。

python 复制代码

def read_file(file_path):
    try:
        with open(file_path, 'r') as file:
            return file.read()
    except FileNotFoundError as e:
        raise RuntimeError("Failed to read the file") from e

try:
    content = read_file("non_existent_file.txt")
except RuntimeError as e:
    print(f"Caught an exception: {e}")
    print(f"Original cause: {e.__cause__}")
#输出：
#Caught an exception: Failed to read the file
#Original cause: [Errno 2] No such file or directory: 'non_existent_file.txt'

说明：

read_file 函数尝试打开并读取一个文件。

如果文件不存在，会引发 FileNotFoundError。

在 except 块中，raise RuntimeError("Failed to read the file") from e 引发一个新的 RuntimeError，并将 FileNotFoundError 作为其原因。

在外部 try 块中捕获 RuntimeError，并通过 e.cause 访问原始异常。

4.assert语句

assert 语句：用于调试时检查条件是否为真。如果条件为假，assert 会引发 AssertionError。在这个例子中，x 是正数，所以不会引发异常。

python 复制代码

x = 10
assert x > 0, "x must be positive"

5.自定义异常

5.1创建自定义异常类

继承 Exception 类。

通常，重写 init 方法以接受自定义的错误信息。

python 复制代码

class MyCustomError(Exception):
    def __init__(self, message):
        super().__init__(message)
        self.message = message

5.2使用自定义异常

在代码中使用 raise 关键字引发自定义异常。

使用 try 和 except 块捕获并处理自定义异常。

python 复制代码

class MyCustomError(Exception):
    def __init__(self, message):
        super().__init__(message)
        self.message = message
def check_positive(number):
    if number < 0:
        raise MyCustomError("Number must be positive")

try:
    check_positive(-1)
except MyCustomError as e:
    print(f"Caught an exception: {e.message}")    #输出：Caught an exception: Number must be positive

5.3案例

假设我们正在开发一个银行系统，需要处理账户余额不足的情况。我们可以创建一个自定义异常 InsufficientFundsError 来处理这种情况。

python 复制代码

class InsufficientFundsError(Exception):
    def __init__(self, balance, amount):
        message = f"Attempted to withdraw {amount}, but only {balance} is available."
        super().__init__(message)
        self.balance = balance
        self.amount = amount
class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self.balance = balance

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

# 使用示例
account = BankAccount(100)

try:
    account.withdraw(150)
except InsufficientFundsError as e:
    print(e)  # 输出: Attempted to withdraw 150, but only 100 is available.