Python学习日记5

异常------错误处理机制

8.1 异常是什么

8.1.1 异常的基本概念

异常（Exception） 是程序运行时发生的错误或意外情况。当 Python 遇到无法继续执行的错误时，会引发（raise） 一个异常对象。如果这个异常没有被捕获（catch） 并处理，程序就会终止并显示一条错误信息（traceback）。

python 复制代码

# 除零错误
1 / 0

输出：

python 复制代码

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero

8.1.2 为什么需要异常处理

没有异常处理时：程序遇到错误就直接崩溃，用户体验差，而且可能导致数据丢失或资源未释放。

有异常处理后：

程序可以优雅地处理错误，继续运行
可以向用户显示友好的错误信息
可以记录错误日志，便于调试
可以释放资源（关闭文件、网络连接等）

8.1.3 异常的本质

每个异常都是某个类的实例 。Python 内置了大量异常类，它们都继承自 Exception 基类。

python 复制代码

BaseException
├── SystemExit
├── KeyboardInterrupt
├── Exception
│   ├── ZeroDivisionError
│   ├── TypeError
│   ├── ValueError
│   ├── KeyError
│   ├── IndexError
│   ├── FileNotFoundError
│   └── ...

8.2 常见内置异常

8.3 引发异常：`raise` 语句

8.3.1 基本用法

使用 raise 语句可以主动引发异常。

python 复制代码

raise Exception

输出：

python 复制代码

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
Exception

8.3.2 带错误消息的异常

python 复制代码

raise Exception('hyperdrive overload')

输出：

python 复制代码

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
Exception: hyperdrive overload

8.3.3 使用内置异常类

python 复制代码

raise ValueError('Invalid input: expected a number')
raise TypeError('Cannot concatenate str and int')

8.3.4 重新引发异常

在 except 子句中，可以不提供任何参数调用 raise，这样会重新引发当前捕获的异常，让它继续向上传播。

python 复制代码

class MuffledCalculator:
    """带有静默模式的除法计算器"""
    def __init__(self):
        self.muffled = False

    def calc(self, expression):
        try:
            return eval(expression)
        except ZeroDivisionError:
            if self.muffled:
                print('Division by zero is illegal')
            else:
                raise   # 重新引发异常

calculator = MuffledCalculator()
calculator.muffled = True
calculator.calc('10/0')    # Division by zero is illegal

calculator.muffled = False
calculator.calc('10/0')    # 重新引发 ZeroDivisionError

代码解读：

当 muffled 为 True 时，捕获异常并打印友好信息
当 muffled 为 False 时，捕获后立即用 raise 重新抛出，让上层处理

8.3.5 异常链和 `raise ... from ...`

在处理一个异常时引发另一个异常，可以用 from 来指定异常上下文。

python 复制代码

try:
    1 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    raise ValueError('Cannot divide by zero') from e

输出：

python 复制代码

ZeroDivisionError: division by zero
The above exception was the direct cause of the following exception:
ValueError: Cannot divide by zero

禁用异常上下文：

python 复制代码

try:
    1 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError('Cannot divide by zero') from None

这样就不会显示原始异常信息。

8.4 捕获异常：`try/except` 语句

8.4.1 基本用法

python 复制代码

try:
    x = int(input('Enter first number: '))
    y = int(input('Enter second number: '))
    print(x / y)
except ZeroDivisionError:
    print("The second number can't be zero!")

运行示例：

python 复制代码

Enter first number: 10
Enter second number: 0
The second number can't be zero!

代码解读：

try 块中的代码是"有风险"的代码，可能引发异常
except 块捕获特定类型的异常，并执行错误处理代码
如果没有异常发生，except 块被跳过

8.4.2 捕获多种异常：多个 `except` 子句

python 复制代码

try:
    x = int(input('Enter first number: '))
    y = int(input('Enter second number: '))
    print(x / y)
except ZeroDivisionError:
    print("Can't divide by zero!")
except TypeError:
    print("That wasn't a number, was it?")
except ValueError:
    print("Please enter valid integers.")

8.4.3 一箭双雕：一个 `except` 捕获多种异常

用元组将多个异常类括起来，一个 except 子句就能捕获所有指定的异常类型。

python 复制代码

try:
    x = int(input('Enter first number: '))
    y = int(input('Enter second number: '))
    print(x / y)
except (ZeroDivisionError, TypeError, ValueError) as e:
    print('Your input was invalid:', e)

注意：异常类型两边的圆括号不能省略！

python 复制代码

except ZeroDivisionError, TypeError:   # 错误！这是旧版 Python 的写法
except (ZeroDivisionError, TypeError): # 正确！

8.4.4 捕获异常对象：`as e`

可以在 except 中捕获异常对象本身，从中获取更多信息。

python 复制代码

try:
    x = 1 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print('Error message:', e)
    print('Error type:', type(e))

输出：

python 复制代码

Error message: division by zero
Error type: <class 'ZeroDivisionError'>

8.4.5 一网打尽：捕获所有异常

不指定任何异常类型 ，可以捕获所有异常（包括 SystemExit 和 KeyboardInterrupt）：

python 复制代码

try:
    x = int(input('Enter a number: '))
    y = 1 / x
except:
    print('Something went wrong!')

更安全的做法 ：捕获 Exception（不包括 SystemExit 和 KeyboardInterrupt）：

python 复制代码

try:
    x = int(input('Enter a number: '))
    y = 1 / x
except Exception as e:
    print('Something went wrong:', e)

两种方式的区别：

8.5 `else` 子句：没有异常时执行

else 子句中的代码在 try 块没有引发任何异常时执行。

python 复制代码

while True:
    try:
        x = int(input('Enter first number: '))
        y = int(input('Enter second number: '))
        value = x / y
    except Exception as e:
        print('Invalid input:', e)
        print('Please try again.')
    else:
        print('x / y is', value)
        break   # 只有没有异常时才跳出循环

运行示例：

python 复制代码

Enter first number: 1
Enter second number: 0
Invalid input: division by zero
Please try again.
Enter first number: 10
Enter second number: 2
x / y is 5.0

代码解读：

每次输入出错时，except 块执行，循环继续
输入正确时，else 块执行，break 跳出循环
else 让"正常流程"和"错误处理"的代码清晰分离

8.6 `finally` 子句：无论如何都执行

finally 子句中的代码无论是否发生异常，都会执行，适合做清理工作（关闭文件、释放连接等）。

python 复制代码

x = None
try:
    x = 1 / 0
finally:
    print('Cleaning up...')
    del x

输出：

python 复制代码

Cleaning up...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero

代码解读：

即使 try 块中发生了异常，finally 块仍然执行
执行完 finally 后，异常继续向上传播
这里提前初始化 x = None，确保 finally 中 del x 不会因为 x 未定义而报错

8.6.1 组合使用

可以同时使用 try、except、else、finally：

python 复制代码

try:
    result = 1 / 2
except ZeroDivisionError:
    print("Division by zero!")
else:
    print("Result:", result)
finally:
    print("Cleanup completed.")

输出：

python 复制代码

Result: 0.5
Cleanup completed.

8.7 异常和函数的关系

异常会向上传播：如果在函数内没有处理，异常会传播到调用该函数的地方；如果那里也没有处理，继续向上传播到主程序；如果主程序也没有处理，程序终止并显示 traceback。

python 复制代码

def faulty():
    raise Exception('Something is wrong')

def ignore_exception():
    faulty()   # 没有捕获，异常向上传播

def handle_exception():
    try:
        faulty()
    except Exception as e:
        print('Exception handled:', e)

ignore_exception()
# Traceback: Exception: Something is wrong

handle_exception()
# Exception handled: Something is wrong

8.8 异常处理的最佳实践

8.8.1 使用 `try/except` 还是 `if`？

在很多情况下，try/except 比 if 更自然、更Pythonic。

示例1：字典键是否存在

if 方式（两次查找）：

python 复制代码

def describe_person(person):
    print('Name:', person['name'])
    if 'occupation' in person:     # 第一次查找
        print('Occupation:', person['occupation'])  # 第二次查找

try/except 方式（一次查找，假设键通常存在）：

python 复制代码

def describe_person(person):
    print('Name:', person['name'])
    try:
        print('Occupation:', person['occupation'])  # 只查找一次
    except KeyError:
        pass

示例2：检查对象是否有某属性

if 方式（使用 hasattr）：

python 复制代码

if hasattr(obj, 'write'):
    obj.write('Hello')

try/except 方式（更自然，符合 EAFP 原则）：

python 复制代码

try:
    obj.write('Hello')
except AttributeError:
    print('Object is not writeable')

8.8.2 EAFP 原则

Python 推崇 EAFP（Easier to Ask for Forgiveness than Permission） 原则，即"请求原谅比请求许可更容易"------直接尝试操作，如果失败了再处理异常，而不是先检查所有条件。

python 复制代码

# LBYL（Look Before You Leap）风格：先检查后操作
if isinstance(x, int):
    y = x + 1

# EAFP 风格：直接操作，异常再处理
try:
    y = x + 1
except TypeError:
    y = None

8.9 警告（Warnings）

8.9.1 什么时候使用警告

警告用于提示不太严重的问题，程序可以继续运行，但最好引起开发者注意。

8.9.2 发出警告

使用 warnings.warn()：

python 复制代码

from warnings import warn

def old_function():
    warn('This function is deprecated. Please use new_function() instead.')
    return 42

old_function()

输出：

python 复制代码

DeprecationWarning: This function is deprecated. Please use new_function() instead.

8.9.3 控制警告行为

使用 filterwarnings 来控制警告的显示方式：

python 复制代码

from warnings import filterwarnings

# 忽略所有警告
filterwarnings('ignore')
old_function()   # 不显示任何警告

# 将警告转换为错误
filterwarnings('error')
old_function()   # 引发 UserWarning 异常

8.9.4 警告类别

python 复制代码

warn('This feature will change in future', FutureWarning)

8.10 自定义异常类

8.10.1 为什么要自定义异常

内置异常虽然丰富，但有时候需要更具体的异常类型来表示特定业务的错误，以便进行更精确的错误处理。

8.10.2 定义自定义异常

继承 Exception 或其子类即可：

python 复制代码

class HyperdriveError(Exception):
    """超光速推进装置相关的异常"""
    pass

class HyperdriveOverloadError(HyperdriveError):
    """超光速推进装置过载异常"""
    pass

class HyperdriveCoolantError(HyperdriveError):
    """冷却系统异常"""
    pass

8.10.3 使用自定义异常

python 复制代码

def start_hyperdrive(speed):
    if speed > 100:
        raise HyperdriveOverloadError(f'Speed {speed} exceeds maximum 100')
    if speed < 0:
        raise HyperdriveError('Speed cannot be negative')

try:
    start_hyperdrive(150)
except HyperdriveOverloadError as e:
    print('Overload detected:', e)
    # 采取降速措施
except HyperdriveError as e:
    print('Hyperdrive error:', e)

代码解读：

HyperdriveOverloadError 是 HyperdriveError 的子类
捕获 HyperdriveError 时也会捕获其所有子类
可以先捕获子类再捕获父类，实现更精细的错误处理

Python学习日记5

异常------错误处理机制

8.1 异常是什么

8.1.1 异常的基本概念

8.1.2 为什么需要异常处理

8.1.3 异常的本质

8.2 常见内置异常

8.3 引发异常：raise 语句

8.3.1 基本用法

8.3.2 带错误消息的异常

8.3.3 使用内置异常类

8.3.4 重新引发异常

8.3.5 异常链和 raise ... from ...

8.4 捕获异常：try/except 语句

8.4.1 基本用法

8.4.2 捕获多种异常：多个 except 子句

8.4.3 一箭双雕：一个 except 捕获多种异常

8.4.4 捕获异常对象：as e

8.4.5 一网打尽：捕获所有异常

8.5 else 子句：没有异常时执行

8.6 finally 子句：无论如何都执行

8.6.1 组合使用

8.7 异常和函数的关系

8.8 异常处理的最佳实践

8.8.1 使用 try/except 还是 if？

8.8.2 EAFP 原则

8.9 警告（Warnings）

8.9.1 什么时候使用警告

8.9.2 发出警告

8.9.3 控制警告行为

8.9.4 警告类别

8.10 自定义异常类

8.10.1 为什么要自定义异常

8.10.2 定义自定义异常

8.10.3 使用自定义异常

8.3 引发异常：`raise` 语句

8.3.5 异常链和 `raise ... from ...`

8.4 捕获异常：`try/except` 语句

8.4.2 捕获多种异常：多个 `except` 子句

8.4.3 一箭双雕：一个 `except` 捕获多种异常

8.4.4 捕获异常对象：`as e`

8.5 `else` 子句：没有异常时执行

8.6 `finally` 子句：无论如何都执行

8.8.1 使用 `try/except` 还是 `if`？