【Python】错误&异常

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正文
1. 错误和异常的概念

1.1 错误

在 Python 里，错误一般可分为语法错误和逻辑错误。

• 语法错误：是指代码编写不符合 Python 语法规则，导致 Python 表明器无法正确解析代码。例如，少了冒号、括号不匹配等。
  

1. # 语法错误示例，if 语句后缺少冒号
2. if True
3.     print("This is a syntax error.")

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• 逻辑错误：代码语法上没有问题，但程序运行结果不符合预期。这通常是由于算法设计错误、变量使用不当等缘故原由造成的。例如，在计算匀称值时，分母大概为 0。
  

1.2 异常

异常是在程序运行过程中出现的错误事件，它会打断程序的正常执行流程。Python 有许多内置异常范例，如 ZeroDivisionError、IndexError 等。
2. 常见的内置异常范例

2.1 ZeroDivisionError

当试图用一个数除以 0 时，会引发该异常。

1. try:
2.     result = 5 / 0
3. except ZeroDivisionError:
4.     print("不能除以零！")

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2.2 IndexError

当使用的索引超出序列（如列表、元组）的有用范围时，会触发此异常。

1. my_list = [1, 2, 3]
2. try:
3.     print(my_list[3])
4. except IndexError:
5.     print("索引超出范围！")

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2.3 KeyError

在字典中使用不存在的键进行访问时，会抛出 KeyError。

1. my_dict = {'a': 1, 'b': 2}
2. try:
3.     print(my_dict['c'])
4. except KeyError:
5.     print("键不存在！")

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2.4 TypeError

当操作或函数应用于不得当范例的对象时，会引发该异常。例如，将字符串和整数相加。

1. try:
2.     result = "hello" + 1
3. except TypeError:
4.     print("类型不匹配，不能将字符串和整数相加！")

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3. 异常处置惩罚机制

3.1 try-except 语句

try-except 语句用于捕获和处置惩罚异常。try 块中放置大概会引发异常的代码，except 块用于处置惩罚捕获到的异常。

1. try:
2.     num1 = int(input("请输入一个整数: "))
3.     num2 = int(input("请输入另一个整数: "))
4.     result = num1 / num2
5.     print(f"结果是: {result}")
6. except ValueError:
7.     print("输入不是有效的整数！")
8. except ZeroDivisionError:
9.     print("不能除以零！")

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3.2 try-except-else 语句

else 块在 try 块中的代码没有引发异常时执行。

1. try:
2.     num = int(input("请输入一个整数: "))
3. except ValueError:
4.     print("输入不是有效的整数！")
5. else:
6.     print(f"你输入的整数是: {num}")

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3.3 try-except-finally 语句

finally 块无论 try 块中是否发生异常，都会被执行。常用于释放资源等操作。

1. file = None
2. try:
3.     file = open("test.txt", "r")
4.     content = file.read()
5.     print(content)
6. except FileNotFoundError:
7.     print("文件未找到！")
8. finally:
9.     if file:
10.         file.close()

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4. 异常的抛出

4.1 raise 语句

可以使用 raise 语句手动抛出异常。例如，自定义一个异常类，并在满足特定条件时抛出该异常。

1. class CustomError(Exception):
2.     pass
4. def check_number(num):
5.     if num < 0:
6.         raise CustomError("输入的数字不能为负数！")
7.     return num
9. try:
10.     result = check_number(-5)
11. except CustomError as e:
12.     print(e)

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4.2 异常链

在抛出一个异常时，可以使用 raise ... from ... 语句将当前异常与另一个异常关联起来，形成异常链。

1. try:
2.     num = int("abc")
3. except ValueError as original_exception:
4.     raise CustomError("输入无法转换为整数！") from original_exception

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5. 自定义异常

5.1 定义自定义异常类

通过继承内置的 Exception 类或其子类，可以创建自定义异常类。

1. class MyCustomError(Exception):
2.     def __init__(self, message):
3.         self.message = message
4.         super().__init__(self.message)

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5.2 使用自定义异常

在代码中可以像使用内置异常一样使用自定义异常。

1. def validate_age(age):
2.     if age < 0:
3.         raise MyCustomError("年龄不能为负数！")
4.     return age
6. try:
7.     valid_age = validate_age(-3)
8. except MyCustomError as e:
9.     print(e.message)

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6. 异常的捕获顺序与多异常捕获

6.1 异常捕获顺序

在使用多个 except 子句时，Python 会按照 except 子句的顺序依次查抄捕获的异常范例。一旦匹配到相应的异常范例，就会执行该 except 子句中的代码，并且不会再继承查抄后续的 except 子句。因此，捕获范围小的异常应该放在前面，捕获范围大的异常放在后面。

1. try:
2.     num = int("abc")
3.     result = 1 / num
4. except ValueError:
5.     print("输入无法转换为整数！")
6. except ZeroDivisionError:
7.     print("不能除以零！")
8. except Exception:
9.     print("发生了其他未知异常！")

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在上述代码中，ValueError 捕获范围相对较小，先辈行查抄。假如输入无法转换为整数，就会执行对应的 except 子句。假如没有匹配到 ValueError，再查抄 ZeroDivisionError 等其他异常。
6.2 多异常捕获

可以在一个 except 子句中捕获多种不同范例的异常，使用元组将这些异常范例括起来。

1. try:
2.     num = int("abc")
3.     result = 1 / num
4. except (ValueError, ZeroDivisionError):
5.     print("输入错误或者进行了除以零的操作！")

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这种方式实用于不同异常范例需要执行相同处置惩罚逻辑的情况。
7. 异常信息的获取

7.1 获取异常对象

在 except 子句中，可以通过给异常范例后面指定一个变量名来获取异常对象，从而访问异常的相干信息，如异常的错误消息。

1. try:
2.     num = int("abc")
3. except ValueError as ve:
4.     print(f"捕获到 ValueError 异常，错误信息: {ve}")

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在上述代码中，ve 就是捕获到的 ValueError 异常对象，通过它可以获取具体的错误消息。
7.2 异常对象的属性和方法

不同的异常范例大概有不同的属性和方法。例如，OSError 异常通常会包含有关操作系统错误的具体信息，如错误号和错误消息。

1. import os
3. try:
4.     file = open("nonexistent_file.txt", "r")
5. except OSError as oe:
6.     print(f"错误号: {oe.errno}")
7.     print(f"错误消息: {oe.strerror}")

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这里通过 oe.errno 获取错误号，通过 oe.strerror 获取具体的错误消息。
8. 异常处置惩罚的最佳实践

8.1 正确捕获异常

尽量正确地捕获特定范例的异常，而不是使用通用的 except 子句捕获所有异常。这样可以更清晰地处置惩罚不同范例的错误，制止隐蔽潜伏的问题。

1. try:
2.     num = int("abc")
3. except ValueError:
4.     print("输入无法转换为整数！")

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而不是：

1. try:
2.     num = int("abc")
3. except:
4.     print("发生了异常！")

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8.2 异常处置惩罚的粒度

异常处置惩罚的粒度要适中。假如粒度太粗，大概会掩盖一些紧张的错误信息；假如粒度太细，会使代码变得复杂。例如，在一个函数中，对于不同的操作可以分别进行异常处置惩罚。

1. def process_data():
2.     try:
3.         # 读取数据的操作
4.         data = read_data()
5.     except FileNotFoundError:
6.         print("数据文件未找到！")
7.         return
8.     try:
9.         # 处理数据的操作
10.         result = analyze_data(data)
11.     except ValueError:
12.         print("数据处理过程中发生值错误！")
13.         return
14.     return result

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8.3 资源管理与异常处置惩罚

在处置惩罚需要手动释放资源（如文件、网络连接等）的情况时，要确保资源在异常发生时也能被正确释放。可以使用 try - finally 语句或 with 语句。with 语句是一种更简洁、更安全的资源管理方式，它会自动处置惩罚资源的获取和释放。

1. with open("test.txt", "r") as file:
2.     content = file.read()
3.     print(content)
4. # 无需手动调用 file.close()，with 语句会自动处理

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9. 异常在模块和类中的应用

9.1 模块中的异常处置惩罚

在模块中，通常会定义一些函数供其他模块调用。在这些函数中，要公道处置惩罚大概出现的异常，并根据情况将异常抛出给调用者。

1. # module.py
2. def divide_numbers(a, b):
3.     if b == 0:
4.         raise ZeroDivisionError("除数不能为零！")
5.     return a / b

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1. # main.py
2. import module
4. try:
5.     result = module.divide_numbers(5, 0)
6. except ZeroDivisionError as zde:
7.     print(zde)

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9.2 类中的异常处置惩罚

在类的方法中，也需要进行异常处置惩罚。可以根据类的功能和使用场景，自定义异常类并在符合的时间抛出。

1. class BankAccount:
2.     def __init__(self, balance):
3.         if balance < 0:
4.             raise ValueError("账户余额不能为负数！")
5.         self.balance = balance
7.     def withdraw(self, amount):
8.         if amount > self.balance:
9.             raise ValueError("取款金额超过账户余额！")
10.         self.balance -= amount
11.         return self.balance
13. try:
14.     account = BankAccount(-10)
15. except ValueError as ve:
16.     print(ve)
18. try:
19.     valid_account = BankAccount(100)
20.     valid_account.withdraw(200)
21. except ValueError as ve:
22.     print(ve)

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在上述代码中，BankAccount 类的初始化方法和 withdraw 方法都进行了异常处置惩罚，确保对象的状态和操作的正当性。
结语
感谢您的阅读！期待您的一键三连！欢迎指正！

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