【Python】一文带你认识异常处理 + 简单操作

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本文将详细讲解Python的异常处理模块

一、简介

二、发展史

三、主要功能详解

1. raise 语句

2. try-except 语句

3. try-finally 语句

4. try-except-finally 语句

四、总结

一、简介

Python 是一种解释型的编程语言，它的语法简洁、易于阅读和理解，而且它的应用范围非常广泛，涵盖了 web 开发、数据分析、机器学习等多个领域。Python 的异常处理机制是它的一个重要特性，它可以让程序在出现错误时优雅地退出，而不是抛出异常导致程序崩溃。

在编程过程中，难免会导致一些错误或者异常情况的出现，例如文件读写出错、网络连接失败、极端数据输入等等，这些异常情况可能会导致程序崩溃。

异常处理就可以让程序员在程序出现错误时得到提示，并让程序自动处理异常，可以让程序在遇到异常情况时不会崩溃，即使发生了错误，程序也会继续执行下去。Python 的异常处理机制通过 raise 语句引发异常，再通过 try-except 语句捕获异常，并给出相应的处理方法。

二、发展史

Python 的异常处理机制始于 1991 年的 Python 1.0 版本，当时的异常只有两种，分别是 AssertionError 和 KeyboardInterrupt。Python 1.5 版本新增了 Exception 类型，这使得 Python 的异常机制变得更加丰富，可以将多种异常类型分别处理。到了 Python 2.5 版本，新增了 with 语句，它使得 Python 的异常处理机制更加易用，从此 Python 函数库中很多函数都使用了 with 语句来防止资源泄漏。在 Python 3.0 版本中，异常处理方面的改进也非常明显，异常的导入语法进行了改变，还添加了一些新的内置异常。

三、主要功能详解

1. raise 语句

在 Python 中，raise 语句用于引发异常，其基本语法如下：

raise [exception[, args[, traceback]]]

其中 exception 是要引发的异常，args 是传递给异常处理程序的参数，traceback 是一个可选参数，用于指示异常的上下文。

exception：可以是一个字符串、一个异常类型的实例对象或其他对象。如果是字符串，则会创建一个 ValueError 异常，否则就需要根据参数的类型创建一个合适的异常对象。
args：参数会按照给出的顺序存储在 args 元组中，并传递给异常处理程序。
traceback：如果提供了该参数，则可以访问 traceback 对象，以查看异常的上下文信息。

示例代码：

def raise_demo():
   try:
      a = 5 / 0
   except:
      print("An error occurred")
      raise
      
raise_demo()

解释：

在这个示例中，我们使用了 raise 语句来在 except 语句块中重新引发异常。在 try 语句块中，我们尝试用 0 的值来除以 5，这会导致 ZeroDivisionError 异常的抛出，然后我们在 except 块中捕获此异常并向控制台输出一条消息。最后，我们使用 raise 语句将这个异常重新引发，使它继续传递到调用函数的地方。

2. try-except 语句

Python 的异常处理机制基于 try-except 语句，它的作用是在 try 语句块中尝试执行代码，若出现异常则在 except 语句块中捕获并处理异常。基本语法如下：

try:
   # 执行可能会抛出异常的代码
except [Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]] as [Variable1[, Variable2[,...VariableN]]]:
   # 处理异常
finally:
   # 如果有，执行最后的清理代码

try：该语句块中包含有可能会引发异常的代码。
except：该语句块中包含处理异常的代码。
finally：即使没有异常发生，在 try 中使用的任何资源也应该在最后清理掉。finally 块中的语句无论是否引发异常和是否处理异常都会执行。
Exception1, …, ExceptionN：可选项。名称为 Exception1, …, ExceptionN 的一个或多个异常类的列表，用于指示在此块中处理哪些异常，或者该块中的所有异常。
Variable1, …, VariableN：可选项。变量名称列表，用于显式命名以存储来自所触发异常的额外信息。

示例代码：

def try_except_demo():
   try:
      a = 5 / 0
   except ZeroDivisionError:
      print("ZeroDivisionError: division by zero")
   except:
      print("An error occurred")
   finally:
      print("The 'try except' is finished")

try_except_demo()

解释：

在这个示例中，我们使用了 try-except 语句来集中处理可能出现的异常。在 try 块中，我们尝试进行一个被 0 除操作，这会导致 ZeroDivisionError 异常的抛出。由于我们已经知道会出现该异常，所以我们使用了 except ZeroDivisionError 语句块来捕获该异常。除此之外，我们还编写了一个 except 块，用于处理其他任何类型的异常。最后，我们使用 finally 块来执行必须在此处进行的最终清理操作。

3. try-finally 语句

Python 的 try-finally 语句用于在代码中引发异常的情况下，确保使用的资源得到正确的释放。基本语法如下：

try:
   # 执行可能会抛出异常的代码
finally:
   # 如果有，执行最后的清理代码

try：该语句块中包含有可能会引发异常的代码。
finally：即使没有异常发生，在 try 中使用的任何资源也应该在最后清理掉。finally 块中的语句无论是否引发异常和是否处理异常都会执行。

示例代码：

def try_finally_demo():
   try:
      f = open("test.txt", "w")
      f.write("Hello, World!")
   finally:
      f.close()

try_finally_demo()

解释：

在这个示例中，我们使用了 try-finally 语句来确保在使用完文件句柄之后，能够正确地关闭文件。在 try 块中，我们打开了一个名为 test.txt 的文件，然后写入一些内容。如果在该过程中发生任何异常，例如文件不存在或权限不足，Python 会自动引发异常，并跳过 finally 块。如果一切顺利，Python 会执行 finally 块中的语句，即关闭已打开的文件。

4. try-except-finally 语句

Python 的 try-except-finally 语句是 try-except 和 try-finally 的结合。它的作用是在 try 语句块中尝试执行代码，若出现异常则在 except 语句块中捕获并处理异常，无论是否出现异常，都会在 finally 语句块执行的代码。基本语法如下：

try:
   # 执行可能会抛出任何异常的代码
except [Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]] as [Variable1[, Variable2[,...VariableN]]]:
   # 处理异常
finally:
   # 如果有，执行最后的清理代码

try：该语句块中包含有可能会引发异常的代码。
except：该语句块中包含处理异常的代码。
finally：即使没有异常发生，在 try 中使用的任何资源也应该在最后清理掉。finally 块中的语句无论是否引发异常和是否处理异常都会执行。
Exception1, …, ExceptionN：可选项。名称为 Exception1, …, ExceptionN 的一个或多个异常类的列表，用于指示在此块中处理哪些异常，或者该块中的所有异常。
Variable1, …, VariableN：可选项。变量名称列表，用于显式命名以存储来自所触发异常的额外信息。

示例代码：

def try_except_finally_demo():
   try:
      a = 5 / 0
   except ZeroDivisionError as e:
      print("ZeroDivisionError: division by zero")
   except:
      print("An error occurred")
   finally:
      print("The 'try except' is finished")

try_except_finally_demo()

解释：

在这个示例中，我们使用了 try-except-finally 语句来处理可能出现的异常，并确保在执行代码后正确地释放所使用的资源。在 try 块中，我们尝试进行一个被 0 除操作，这会导致 ZeroDivisionError 异常的抛出。由于我们已经知道会出现该异常，所以我们使用了 except ZeroDivisionError 语句块来捕获该异常。除此之外，我们还编写了一个 except 块，用于处理其他任何类型的异常。最后，我们使用 finally 块来执行必须在此处进行的最终清理操作。

四、总结

Python的异常处理机制是一种强大的编程技术，可以提高程序的稳定性和健壮性。

Python 的异常处理机制可以让开发人员更好地掌控程序的异常情况，从而让程序在设计之初就具有了健壮性和鲁棒性。Python 中的异常处理机制主要由 raise 语句和 try-except 语句构成，可以在代码执行时引发异常、捕获异常和处理异常。除此之外，还可以利用 try-finally 和 try-except-finally 语句来在程序出现异常或者执行完毕后对资源进行优雅的回收。

了解了这些异常处理技术，可以帮助程序员更好地编写健壮的 Python 代码。在实际编码中，我们应该根据程序的实际需要，灵活运用异常处理技术，以保证程序的正确执行。