2.10_异常处理

2.10 异常处理

2.10.1 异常的概念

2.10.1.1 什么是异常

异常是在程序执行过程中发生的错误条件，它中断了正常的程序流程。

2.10.1.2 异常的常见类型

Python中有多种内置异常类型，如ValueError、TypeError、IndexError等。

2.10.1.3 异常的传播和捕获机制

异常会向上传播直到被捕获，如果没有被捕获，它会导致程序终止。

2.10.2 try-except 语句

2.10.2.1 基本的 try-except 使用

try-except语句用于捕获和处理异常。

代码演示：

try:
    x = 1 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零")

输出：

不能除以零

2.10.2.2 多个 except 分支处理不同类型的异常

可以有多个except分支来处理不同类型的异常。

代码演示：

try:
    x = int(input("请输入一个整数: "))
    if x < 0:
        raise ValueError("不能为负数")
except ValueError as e:
    print("值错误:", e)
except Exception as e:
    print("未知错误:", e)

输出：

值错误: 不能为负数

2.10.2.3 捕获所有异常：except Exception

except Exception可以捕获所有类型的异常。

代码演示：

try:
    x = 1 / 0
except Exception as e:
    print("异常:", e)

输出：

异常: division by zero

2.10.2.4 获取异常信息：as 关键字

as关键字用于获取异常的实例。

代码演示：

try:
    x = 1 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print("异常信息:", e)

输出：

异常信息: division by zero

2.10.3 else 子句

2.10.3.1 异常未发生时执行的代码

else子句中的代码仅在try块没有发生任何异常时执行。

代码演示：

try:
    x = 1 / 1
    print("尝试执行成功")
except ZeroDivisionError:
    print("异常发生")
else:
    print("没有异常发生")

输出：

尝试执行成功
没有异常发生

2.10.3.2 try-except-else 的完整结构

try-except-else提供了完整的异常处理结构。

代码演示：

try:
    # 尝试执行的代码
    pass
except:
    # 发生异常时执行的代码
    pass
else:
    # 没有异常发生时执行的代码
    pass

输出：

# 根据代码执行情况输出

2.10.4 finally 子句

2.10.4.1 保证资源释放的场景

finally子句用于确保资源被释放，无论是否发生异常。

代码演示：

try:
    f = open("file.txt", "w")
    f.write("Hello")
except:
    print("发生异常")
finally:
    f.close()
    print("文件已关闭")

输出：

文件已关闭

2.10.4.2 try-except-finally 的组合使用

try-except-finally提供了完整的异常处理和资源管理结构。

代码演示：

try:
    # 尝试执行的代码
    pass
except:
    # 发生异常时执行的代码
    pass
else:
    # 没有异常发生时执行的代码
    pass
finally:
    # 总是执行的代码
    pass

输出：

# 根据代码执行情况输出

2.10.4.3 finally 和异常传播的关系

即使finally块执行，异常仍然会传播。

代码演示：

try:
    1 / 0
except:
    print("捕获异常")
finally:
    print("执行 finally")

输出：

捕获异常
执行 finally

2.10.5 抛出异常

2.10.5.1 使用 raise 抛出异常

raise关键字用于抛出指定的异常。

代码演示：

x = -1
if x < 0:
    raise ValueError("不能为负数")

输出：

Traceback (most recent call last):
   ...
ValueError: 不能为负数

2.10.5.2 重新抛出捕获的异常

可以在except块中重新抛出异常。

代码演示：

try:
    x = 1 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print("捕获异常")
    raise e

输出：

捕获异常
Traceback (most recent call last):
   ...
division by zero

2.10.6 自定义异常

2.10.6.1 创建自定义异常类

可以通过继承Exception类来创建自定义异常。

代码演示：

class MyError(Exception):
    pass

try:
    raise MyError("自定义异常")
except MyError as e:
    print("捕获自定义异常:", e)

输出：

捕获自定义异常: 自定义异常

2.10.6.2 自定义异常的使用场景

自定义异常可以在需要特定错误处理逻辑时使用。

代码演示：

class NegativeNumberError(Exception):
    pass

def process_number(num):
    if num < 0:
        raise NegativeNumberError("不能为负数")
    print("处理数字:", num)

try:
    process_number(-1)
except NegativeNumberError as e:
    print("错误:", e)

输出：

错误: 不能为负数

2.10.6.3 自定义异常和内置异常的组合使用

自定义异常可以与内置异常结合使用。

代码演示：

class MyValueError(ValueError):
    pass

try:
    raise MyValueError("自定义值错误")
except ValueError as e:
    print("捕获值错误:", e)

输出：

捕获值错误: 自定义值错误

2.10.7 异常的嵌套处理

2.10.7.1 嵌套的 try-except 结构

try-except结构可以嵌套使用。

代码演示：

try:
    try:
        x = 1 / 0
    except ZeroDivisionError:
        print("内部异常")
        raise
except Exception as e:
    print("外部异常:", e)

输出：

内部异常
外部异常: division by zero

2.10.7.2 处理复杂逻辑中的异常

在复杂逻辑中，嵌套的异常处理可以帮助精确捕获和处理异常。

代码演示：

try:
    # 外层逻辑
    try:
        # 内层逻辑
        x = 1 / 0
    except ZeroDivisionError:
        print("处理内部除零错误")
except Exception as e:
    print("处理外部异常:", e)

输出：

处理内部除零错误
处理外部异常: division by zero

2.10.8 上下文管理与异常

2.10.8.1 上下文管理的基本概念

上下文管理器允许代码在进入和退出上下文时执行特定的操作。

2.10.8.2 使用 with 语句管理资源

with语句用于管理资源，如文件操作。

代码演示：

with open("file.txt", "w") as f:
    f.write("Hello")

输出：

# 文件 file.txt 内容为: Hello

2.10.8.3 自定义上下文管理器的异常处理

自定义上下文管理器可以在__enter__和__exit__方法中处理异常

。

代码演示：

class MyContextManager:
    def __enter__(self):
        print("进入上下文")
        return self
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print("退出上下文")
        if exc_type:
            print("处理异常:", exc_value)

with MyContextManager() as manager:
    x = 1 / 0

输出：

进入上下文
退出上下文
处理异常: division by zero

2.10.9 异常处理的最佳实践

2.10.9.1 捕获具体的异常类型

应该捕获具体的异常类型，而不是捕获所有异常。

代码演示：

try:
    x = int(input("请输入一个整数: "))
except ValueError:
    print("请输入一个有效的整数")

输出：

请输入一个有效的整数

2.10.9.2 避免滥用 except Exception

避免捕获所有异常，因为这可能会隐藏真正的错误。

代码演示：

try:
    x = 1 / 0
except Exception:
    print("捕获所有异常")

输出：

捕获所有异常

2.10.9.3 记录和调试异常

应该记录异常信息以便于调试。

代码演示：

try:
    x = 1 / 0
except Exception as e:
    print("异常:", e)

输出：

异常: division by zero

2.10.9.4 使用日志系统记录异常

可以使用日志系统来记录异常信息。

代码演示：

import logging

logging.basicConfig(level=logging.ERROR)
try:
    x = 1 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    logging.error("除零错误: %s", e)

输出：

ERROR:root:除零错误: division by zero

以上是2.10节“异常处理”的内容，包括异常的概念、try-except语句、else和finally子句、抛出异常、自定义异常、异常的嵌套处理、上下文管理与异常以及异常处理的最佳实践。