Python 错误处理详解

Python 写代码时,错误是常有的事。为了让程序更健壮,我们需要学会如何处理这些错误。这篇文章会带你从零开始了解 Python 的错误处理。


参考文章:


  1. 什么是异常?
  2. 常见的 Python 异常类型
  3. 基本的 try-except 结构
  4. 捕获特定异常
  5. 使用 else 和 finally
  6. 抛出异常
  7. 自定义异常
  8. 错误处理的最佳实践

1. 什么是异常?

异常(Exception)就是程序运行时发生的错误,比如试图打开一个不存在的文件、除以零或者输入了非法数据。Python 会抛出异常来告诉你"嘿,这里出问题了!"。如果不处理,程序会直接崩溃,打印一堆错误信息(就是 traceback)。

异常处理的核心是用代码"捕获"这些错误,防止程序崩掉,还能给用户友好的提示。

2. 常见的 Python 异常类型

Python 内置了很多异常类型,了解它们能帮你更好地处理问题。以下是一些常见的异常:

  • ZeroDivisionError:除以零时触发。
  • FileNotFoundError:试图打开不存在的文件。
  • ValueError:函数接收到不合适的参数,比如把字符串传给 int()
  • TypeError:类型错误,比如试图把字符串和整数相加。
  • IndexError:列表索引超出范围。
  • KeyError:访问字典中不存在的键。

这些异常都是 Python 的内置类,继承自 Exception 类。你可以在代码中捕获它们。

3. 基本的 try-except 结构

Python 用 try-except 块来处理异常。基本思路是:把可能出错的代码放进 try 块,如果出错了,就跳到 except 块执行。

来看个简单的例子:

python 复制代码
try:
    num = int(input("请输入一个数字: "))
    result = 10 / num
    print(f"10 除以 {num} 等于 {result}")
except:
    print("出错了!可能输入了非法数字或除以零。")

运行这段代码:

  • 如果用户输入一个合法数字,比如 5,程序会打印 10 除以 5 等于 2.0
  • 如果输入了非数字(比如 "abc")或 0,程序会跳到 except 块,打印错误提示,而不会崩溃。

这个 except 是个"通吃"模式,捕获所有异常。但最好别这样用,因为你不知道具体出了啥问题。接下来我们改进它。

4. 捕获特定异常

与其捕获所有异常,不如只捕获你关心的特定异常类型。这样能更精准地处理问题。Python 允许在 except 后指定异常类型。

改写上面的例子:

python 复制代码
try:
    num = int(input("请输入一个数字: "))
    result = 10 / num
    print(f"10 除以 {num} 等于 {result}")
except ValueError:
    print("请输入一个合法的数字!")
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零!")

现在:

  • 如果输入 "abc",会触发 ValueError,打印"请输入一个合法的数字!"。
  • 如果输入 0,会触发 ZeroDivisionError,打印"不能除以零!"。
  • 其他异常(比如 KeyboardInterrupt)不会被捕获,程序会照常报错。

你可以捕获多个异常,也可以把异常对象保存下来,查看具体错误信息:

python 复制代码
try:
    num = int(input("请输入一个数字: "))
    result = 10 / num
except ValueError as e:
    print(f"输入错误: {e}")
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"除零错误: {e}")

这里 as e 把异常对象存到变量 e,可以打印更详细的错误信息。

5. 使用 else 和 finally

try-except 还有两个好用的伙伴:elsefinally

  • else:如果 try 块没出错,就执行 else 块。适合放那些依赖 try 块成功的代码。
  • finally:不管 try 块有没有出错,finally 块都会执行。常用来做清理工作,比如关闭文件。

来看个例子:

python 复制代码
try:
    num = int(input("请输入一个数字: "))
    result = 10 / num
except ValueError:
    print("请输入合法数字!")
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零!")
else:
    print(f"计算成功!结果是: {result}")
finally:
    print("程序结束,清理完成!")

运行效果:

  • 输入 5:打印"计算成功!结果是: 2.0"和"程序结束,清理完成!"。
  • 输入 "abc":打印"请输入合法数字!"和"程序结束,清理完成!"。
  • 输入 0:打印"不能除以零!"和"程序结束,清理完成!"。

finally 特别适合确保资源被正确释放,比如:

python 复制代码
try:
    file = open("data.txt", "r")
    content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("文件没找到!")
else:
    print(f"文件内容: {content}")
finally:
    try:
        file.close()
        print("文件已关闭")
    except NameError:
        print("文件从未打开,无需关闭")

这里 finally 确保文件被关闭,即使文件没找到(导致 file 未定义)也能安全处理。

6. 抛出异常

有时候你想主动抛出异常,比如检查到用户输入不符合要求。可以用 raise 关键字抛出异常。

例子:

python 复制代码
def divide(a, b):
    if b == 0:
        raise ZeroDivisionError("除数不能为零!")
    return a / b

try:
    result = divide(10, 0)
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"错误: {e}")

运行会打印"错误: 除数不能为零!"。你可以用 raise 抛出任何内置异常,或者直接用 raise Exception("自定义消息")

还可以"重新抛出"异常:

python 复制代码
try:
    num = int(input("请输入一个数字: "))
except ValueError as e:
    print(f"输入错误: {e}")
    raise  # 重新抛出原异常

这样会在处理完错误后,继续把异常抛给上层调用者。

7. 自定义异常

当内置异常不够用时,你可以定义自己的异常类。自定义异常通常继承自 Exception 类。

例子:

python 复制代码
class CustomValueError(Exception):
    """自定义异常,用于值不符合要求"""
    pass

def check_age(age):
    if age < 0 or age > 150:
        raise CustomValueError("年龄必须在0到150之间!")
    return age

try:
    age = check_age(200)
except CustomValueError as e:
    print(f"错误: {e}")

运行会打印"错误: 年龄必须在0到150之间!"。自定义异常让代码更清晰,尤其在复杂项目中。

8. 错误处理的最佳实践

最后,分享一些写错误处理代码的建议:

  1. 捕获特定异常 :别用"通吃"的 except,尽量指定具体的异常类型。
  2. 提供清晰的错误信息:用户看到错误时,应该知道问题出在哪,怎么解决。
  3. 用 else 和 finally 合理组织代码else 放依赖 try 成功的逻辑,finally 放清理工作。
  4. 别滥用异常 :异常是用来处理"异常情况"的,别用它来控制正常流程(比如代替 if 判断)。
  5. 记录错误日志 :在实际项目中,用 logging 模块记录异常,方便调试。

例子(带日志):

python 复制代码
import logging

logging.basicConfig(level=logging.ERROR, filename="app.log")

try:
    num = int(input("请输入一个数字: "))
    result = 10 / num
except ValueError as e:
    logging.error(f"输入错误: {e}")
    print("请输入合法数字!")
except ZeroDivisionError as e:
    logging.error(f"除零错误: {e}")
    print("不能除以零!")
else:
    print(f"结果: {result}")
finally:
    print("程序结束!")

这个例子会把错误记录到 app.log 文件,方便排查问题。