Python中的异常处理机制

描述
异常处理是Python中处理程序运行时错误的重要机制。当程序执行过程中出现错误（如除零、文件不存在、索引越界等），Python会抛出异常。如果不处理这些异常，程序会终止执行。Python提供了try/except/finally/else结构来捕获和处理异常，保证程序的健壮性。

异常处理的基本结构

try:
    # 可能抛出异常的代码块
    risky_operation()
except ValueError as e:
    # 处理特定类型的异常
    print(f"值错误: {e}")
except (TypeError, ZeroDivisionError):
    # 处理多种类型的异常
    print("类型错误或除零错误")
except Exception as e:
    # 处理所有其他异常
    print(f"其他错误: {e}")
else:
    # 没有异常发生时执行
    print("操作成功")
finally:
    # 无论是否发生异常都会执行
    print("清理工作")

详细步骤解析

1. try块 - 监控异常

   • try块包含可能抛出异常的代码
   • 执行顺序：从上到下执行try块内的语句
   • 一旦某条语句抛出异常，后续代码不会执行

2. except块 - 捕获异常

   • 可以有多个except块处理不同类型的异常
   • 匹配规则：按顺序检查异常类型，执行第一个匹配的except块
   • 异常类继承关系：Exception ← ArithmeticError ← ZeroDivisionError
   • 可以使用元组同时捕获多种异常

3. else块 - 无异常时执行

   • 只有当try块没有抛出异常时执行
   • 适合放置那些依赖try块成功执行的代码
   • 与在try块末尾写代码的区别：else块中的异常不会被前面的except捕获

4. finally块 - 清理资源

   • 无论是否发生异常都会执行
   • 常用于释放资源（关闭文件、数据库连接等）
   • 即使有return语句，finally块也会执行

异常处理示例

def divide_numbers(a, b):
    try:
        result = a / b
    except ZeroDivisionError:
        print("错误：除数不能为零")
        return None
    except TypeError as e:
        print(f"类型错误：{e}")
        return None
    else:
        print(f"计算结果：{result}")
        return result
    finally:
        print("除法运算完成")

# 测试用例
divide_numbers(10, 2)    # 正常情况
divide_numbers(10, 0)    # 除零错误
divide_numbers(10, "2")  # 类型错误

自定义异常

class MyCustomError(Exception):
    """自定义异常类"""
    def __init__(self, message, code):
        super().__init__(message)
        self.code = code

def validate_age(age):
    if age < 0:
        raise MyCustomError("年龄不能为负数", 1001)
    if age > 150:
        raise MyCustomError("年龄不合理", 1002)
    return True

try:
    validate_age(-5)
except MyCustomError as e:
    print(f"自定义错误 {e.code}: {e}")

异常处理的最佳实践

1. 具体异常优先

   # 不推荐
   try:
       # 某些操作
   except Exception:
       pass
   
   # 推荐
   try:
       # 某些操作
   except FileNotFoundError:
       # 处理文件不存在
   except PermissionError:
       # 处理权限错误
   

2. 避免空的except块

   # 不推荐 - 隐藏错误
   try:
       risky_call()
   except:
       pass
   
   # 推荐 - 至少记录错误
   try:
       risky_call()
   except Exception as e:
       logger.error(f"操作失败: {e}")
   

3. 使用异常链

   try:
       1 / 0
   except ZeroDivisionError:
       raise ValueError("计算错误") from None
   

异常处理是编写健壮Python程序的关键技能，合理的异常处理可以让程序在遇到错误时优雅地降级或恢复，而不是直接崩溃。