06 异常处理

程序运行时可能出现文件不存在、网络断开、输入非法等问题。异常处理用于捕获并处理这些错误，避免程序在未处理异常时直接终止。try/except用于捕获异常，raise用于主动抛出异常。

一、try/except

1.1 基本用法

>>> while True:
...     try:
...         x = int(input("请输入一个数字: "))
...         break
...     except ValueError:
...         print("无效数字，请重试！")

如果try中的代码发生ValueError，程序会跳转到对应的except分支执行。

1.2 捕获多种异常

>>> try:
...     # 可能出错的代码
...     result = 1 / 0
... except ZeroDivisionError:
...     print("除以零")
... except (ValueError, TypeError):
...     print("值错误或类型错误")

一个try可以对应多个except，分别处理不同类型的异常。也可以使用元组捕获多种异常。

1.3 捕获异常信息

>>> try:
...     result = 1 / 0
... except ZeroDivisionError as e:
...     print(f"错误: {e}")
...
错误: division by zero

二、else子句

else会在try代码块没有发生异常时执行：

>>> try:
...     f = open('workfile', encoding='utf-8')
... except OSError:
...     print("无法打开文件")
... else:
...     content = f.read()
...     f.close()
...     print(f"文件有{len(content)}个字符")

else可以将可能出错的代码和正常逻辑分开，减少意外捕获无关异常的风险。

三、finally子句

finally无论是否发生异常都会执行，通常用于清理资源：

>>> try:
...     result = 1 / 0
... except ZeroDivisionError:
...     print("除以零")
... finally:
...     print("这段总是会执行")

完整的try语句：try → except → else → finally。

四、raise抛出异常

4.1 基本用法

>>> def divide(a, b):
...     if b == 0:
...         raise ValueError("除数不能为零")
...     return a / b
...
>>> divide(1, 0)
ValueError: 除数不能为零

4.2 重新抛出

>>> try:
...     result = 1 / 0
... except ZeroDivisionError:
...     print("记录错误日志")
...     raise   # 重新抛出当前异常

raise不带参数会重新抛出当前正在处理的异常。

4.3 异常链

>>> def func():
...     try:
...         result = 1 / 0
...     except ZeroDivisionError as e:
...         raise RuntimeError("计算失败") from e
...
>>> func()
Traceback:
  ...
ZeroDivisionError: division by zero
The above exception was the direct cause of the following exception:
  ...
RuntimeError: 计算失败

from用于指定原始异常，形成异常链，便于调试。

五、自定义异常

5.1 定义异常类

>>> class MyError(Exception):
...     pass
...
>>> raise MyError("出错了")
MyError: 出错了

异常类通常继承Exception，也可以添加自定义属性：

>>> class ValidationError(Exception):
...     def __init__(self, field, message):
...         self.field = field
...         self.message = message
...         super().__init__(f"{field}: {message}")
...
>>> raise ValidationError("email", "格式不正确")
ValidationError: email: 格式不正确

5.2 异常层次

BaseException
 +-- KeyboardInterrupt
 +-- SystemExit
 +-- Exception
      +-- ValueError
      +-- TypeError
      +-- RuntimeError
      +-- OSError
      |    +-- FileNotFoundError
      |    +-- PermissionError
      +-- 自定义异常

自定义异常通常应继承Exception，不应继承BaseException。

六、ExceptionGroup（3.11+）

6.1 基本概念

ExceptionGroup用于同时抛出多个异常：

>>> def collect_errors():
...     errors = []
...     try:
...         int("abc")
...     except ValueError as e:
...         errors.append(e)
...     try:
...         1 / 0
...     except ZeroDivisionError as e:
...         errors.append(e)
...     if errors:
...         raise ExceptionGroup("多个错误", errors)
...
>>> collect_errors()
  + Exception Group Traceback (most recent call last):
  |   ...
  | ExceptionGroup: 多个错误 (2 sub-exceptions)
  +-+---------------- 1 ----------------
    | ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'abc'
    +---------------- 2 ----------------
    | ZeroDivisionError: division by zero
    +------------------------------------

6.2 except*匹配

except*用于匹配ExceptionGroup中的特定异常：

>>> try:
...     raise ExceptionGroup("错误", [
...         ValueError("无效值"),
...         TypeError("类型错误"),
...         FileNotFoundError("文件不存在"),
...     ])
... except* ValueError as eg:
...     print(f"值错误: {eg.exceptions}")
... except* (TypeError, FileNotFoundError) as eg:
...     print(f"其他错误: {eg.exceptions}")

except*可以匹配多次，每次处理一个子组。

七、实用模式

7.1 忽略异常

>>> try:
...     value = config["key"]
... except KeyError:
...     value = default_value

>>> # 或者用dict.get()，但try/except更通用

7.2 清理资源

>>> f = open('workfile', 'w')
>>> try:
...     f.write('data')
...     # ... 更多操作
... finally:
...     f.close()   # 无论是否出错都关闭

也可以使用with简化资源管理：

>>> with open('workfile', 'w') as f:
...     f.write('data')

7.3 断言（assert）

>>> def calculate_average(numbers):
...     assert len(numbers) > 0, "列表不能为空"
...     return sum(numbers) / len(numbers)

assert用于开发阶段检查不变量，不应作为用户输入校验机制。使用-O参数运行 Python 时，assert 会被禁用。

八、总结

语句	用途
try/except	捕获异常
try/except/else	没异常时执行else
try/finally	总是执行清理代码
raise	抛出异常
raise ... from ...	异常链
ExceptionGroup	同时抛出多个异常（3.11+）
except*	匹配异常组（3.11+）
assert	开发时检查条件

处理文件等资源时，with语句通常比手写try/finally更简洁。自定义异常应继承Exception，不应继承BaseException。