Python笔记(十三)--异常

这一节了解一下Python中的异常，它是程序执行过程中发生的错误事件，会中断正常流程。比如除以 0、访问不存在的字典键、打开不存在的文件，Python 都会抛出对应的异常对象。它能把"程序崩溃"变成"可控处理"。它让程序在出错时不会直接终止，而是按你预设的方式恢复、降级或记录。简单总结如下:

场景:

1.防止程序崩溃：捕获错误后程序可以继续运行，而不是直接退出。

2.提供错误恢复：出错时可以重试、回退到默认值、或切换到备用方案。

3.记录诊断信息：在except里记录日志和traceback，方便排查线上问题。

4.定义模块契约：用raise主动抛出异常，告诉调用方"这个条件不满足，无法继续"。

5.释放资源：通过finally或with保证文件、连接、锁等资源一定被释放。

API:

try：异常捕获入口关键字，用来包裹有可能抛出异常的代码块，监控这段代码运行时是否产生异常。

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try:
    可能报错的代码

except：捕获指定类型的异常，当try块抛出对应异常时，执行except内逻辑，可以单独捕获某一类异常。

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except 异常类型:
    异常处理逻辑

except Exception as e：通用异常捕获写法，Exception是大部分内置异常的父类，把异常实例赋值给变量e，用于读取异常信息。

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except Exception as e:
    print(e)

except (AError,BError)：同时捕获多种指定异常，多个异常类型放到元组中，匹配其中任意一种都会进入分支。

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except (ValueError, ZeroDivisionError):
    统一处理这两类错误

else：try代码块没有抛出任何异常的时候才会执行的分支，有异常则跳过else，适合放依赖try成功之后才执行的代码。

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try:
    正常代码
except:
    异常处理
else:
    无异常才执行

finally：无论try里面是否发生异常、无论except有没有捕获到异常，最后一定会执行的代码块，常用于资源释放，关闭文件、连接。

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try:
    业务代码
finally:
    资源清理代码

raise：主动抛出异常，手动触发指定异常，可以携带自定义异常提示信息。

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raise ValueError("参数不能小于0")

raise from：链式抛出异常，关联原始异常，保存异常溯源关系，用于包装异常的时候保留底层报错。

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try:
    底层报错
except IOError as err:
    raise RuntimeError("上层业务失败") from err

assert：断言，条件不成立的时候自动抛出AssertionError，多用于开发阶段校验前置条件，生产环境可以通过-O参数关闭断言。

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assert 条件, "断言失败提示"

ValueError：值异常，传入参数类型正确但是数值不符合要求时抛出，比如把字符串转数字但内容不是数字。

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raise ValueError("数字范围非法")

TypeError：类型异常，操作的数据类型不匹配，比如数字和字符串直接相加、函数传参数量不对。

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raise TypeError("参数类型错误")

ZeroDivisionError：除零异常，除法或者取模运算分母为0的时候触发。

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10 / 0  # 自动抛出 ZeroDivisionError

IndexError：索引异常，序列（列表、字符串）访问超出有效索引范围。

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lst = [1,2]
lst[5] # IndexError

KeyError：字典键异常，访问字典不存在的key时抛出。

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d = {"a":1}
d["b"] # KeyError

FileNotFoundError：文件不存在异常，打开一个不存在的文件触发，属于OSError子类。

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open("not_exist.txt")

PermissionError：权限异常，文件读写但是没有对应操作系统权限，属于OSError子类。

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open("/root/xxx.txt","w") # 无权限时报错

AttributeError：属性异常，对象访问不存在的属性或者方法。

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obj = 123
obj.test() # AttributeError

NameError：名字异常，使用了没有定义的变量名。

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print(unknown_var) # NameError

SyntaxError：语法异常，代码语法写错，解释器解析阶段报错，无法被try捕获

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if True  # 少冒号，SyntaxError

BaseException：所有异常的顶层父类，包含Exception和系统退出类异常（KeyboardInterrupt、SystemExit），一般业务不要直接捕获BaseException。

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except BaseException as e:
    pass

KeyboardInterrupt：键盘中断异常，用户按下Ctrl+C终止程序时抛出，属于BaseException子类。

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try:
    while True:
        pass
except KeyboardInterrupt:
    print("用户终止程序")

sys.exc_info()：sys模块API，返回当前捕获的异常元组 (异常类型,异常实例,追踪对象)，适合在except内部获取完整异常信息。

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import sys
ty, val, tb = sys.exc_info()

traceback.print_exc()：traceback模块API，直接打印完整异常堆栈信息，比print(e)信息更全，调试用。

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import traceback
traceback.print_exc()

traceback.format_exc()：traceback模块API，把异常堆栈转为字符串返回，方便日志保存，而不是直接打印。

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err_str = traceback.format_exc()

Exception.str()：异常实例内置方法，返回异常简短描述，print(e)底层调用这个方法。

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e = ValueError("test")
print(e.__str__())

args：异常实例内置属性，是保存异常参数的元组，大部分内置异常第一个元素是提示文本。

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e = ValueError("参数错了")
print(e.args)

NotImplementedError：未实现异常，面向对象开发中，基类抽象方法要求子类重写，没有重写就抛出这个异常。

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def func():
    raise NotImplementedError("子类必须实现该方法")

栗子:

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def div_calc():
    while True:
        try:
            raw_a = input("输入被除数：")
            raw_b = input("输入除数：")
            a = float(raw_a)
            b = float(raw_b)
            res = a / b
        except ValueError:
            print("异常：输入不是合法数字")
        except ZeroDivisionError:
            print("异常：除数不能为0")
        except KeyboardInterrupt:
            print("\n收到退出指令，结束计算")
            break
        else:
            print(f"计算结果 = {res:.2f}")
        finally:
            print("====本次运算一轮结束====\n")

if __name__ == "__main__":
    div_calc()

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import traceback

class RegisterError(Exception):
    pass

class PasswordTooShortError(RegisterError):
    pass

class UsernameExistError(RegisterError):
    pass

def check_username(name: str):
    if len(name) < 3:
        raise RegisterError("用户名长度至少3位")
    if name == "admin":
        raise UsernameExistError("admin账号已被占用")

def check_pwd(pwd: str):
    if len(pwd) < 6:
        raise PasswordTooShortError("密码长度不能小于6位")

def user_register(username, password):
    try:
        check_username(username)
        check_pwd(password)
        return "注册成功"
    except RegisterError as e:
        # 包装一层异常，保留原始异常链
        try:
            raise RuntimeError("注册校验失败") from e
        except RuntimeError as wrap_err:
            err_log = traceback.format_exc()
            print("【日志记录完整堆栈】\n", err_log)
            return f"注册失败：{wrap_err.__cause__}"

if __name__ == "__main__":
    print(user_register("ad", "123456"))
    print("-"*40)
    print(user_register("admin", "123456"))
    print("-"*40)
    print(user_register("user01", "123"))
    print("-"*40)
    print(user_register("user02", "12345678"))