异常

在Python编程中，异常是程序运行时发生的错误，它会中断程序的正常执行流程。异常处理机制使得程序能够捕获这些错误，并进行适当的处理，从而避免程序崩溃。

一、错误类型

代码的错误一般会有语法错误和异常错误两种，语法错误就是代码没有按照 Python 规定语法去写导致程序无法执行，比如代码的格式、缩进等。另外一种是异常错误，即使语法正确，程序在运行过程中也可能会出错，比如用户输入了错误的内容，列表的索引不存在，字典的key不存在等等。

使用异常处理可以在异常错误的时候，执行特定的逻辑，让程序可以继续执行，如果不对异常捕获，程序将终止执行。

异常的分类

1. 内置异常类

• zeroDivisionError：除（或取模）零
• IndexError：序列中没有此索引(index)
• KeyError：映射中没有这个键
• SyntaxError：Python 语法错误
• OSError：操作系统异常（如：文件打开异常）
• keyboardInterrupt：键盘中断错误，Ctrl+c使得程序异常退出
• RuntimeError：运行时错误
• Exception：所有异常的父类

2. 自定义异常类

可以通过自定义类，继承 Exception 实现。

二、捕获异常

Python使用 try...except 语句来捕获和处理异常。

try:
    # 可能会引发异常的代码
    pass
except Exception as e:
    # 处理异常的代码
    pass

带有分支的异常处理

在异常处理中，可以捕获多个异常类型，并针对不同类型的异常进行不同的处理。

try:
    # 可能会引发异常的代码
    pass
except ValueError as ve:
    # 处理ValueError的代码
    print(f"ValueError occurred: {ve}")
except TypeError as te:
    # 处理TypeError的代码
    print(f"TypeError occurred: {te}")
except Exception as e:
    # 处理其他所有类型的异常
    print(f"An error occurred: {e}")

else 分支

还可以使用 else 和 finally 子句。

• else：当try块中的代码没有引发异常时，执行else块的代码。
• finally：无论是否发生异常，finally块的代码总会执行。

try:
    # 可能会引发异常的代码
    pass
except Exception as e:
    # 处理异常的代码
    print(f"An error occurred: {e}")
else:
    # 没有引发异常时执行的代码
    print("No exceptions occurred")
finally:
    # 总会执行的代码
    print("Execution completed")

三、抛出异常

在Python中，可以使用 raise 关键字手动抛出异常。

def divide(x, y):
    if y == 0:
        raise ValueError("y cannot be zero")
    return x / y

divide(4, 2)
divide(3, 0)

2.0
Traceback (most recent call last):
  File "test_execept.py", line 7, in <module>
    print(divide(3, 0))
  File "test_execept.py", line 3, in divide
    raise ValueError("y cannot be zero")
ValueError: y cannot be zero

可以在函数或代码块中根据需要抛出特定类型的异常，以便在其他地方进行捕获和处理。

四、自定义异常

有时标准异常不足以描述特定的错误情况，可以通过创建自定义异常类来定义新的异常类型。

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

    def __str__(self):
        return f"CustomError: {self.message}"

# 使用自定义异常
try:
    raise CustomError("This is a custom error")
except CustomError as ce:
    print(ce)

CustomError: This is a custom error

五、异常的传递

当一个异常在函数中未被处理时，该异常会向上传递到调用该函数的地方，直到被捕获或到达程序的顶层，从而导致程序崩溃。

1. read_file函数试图打开一个文件，如果文件不存在，会捕获FileNotFoundError并抛出一个自定义的CustomError。
2. process_file函数调用read_file并尝试处理文件内容，如果发生CustomError，会捕获并重新抛出。
3. 最外层的try...except语句最终捕获并处理CustomError，输出错误信息。

def read_file(file_path):
    try:
        with open(file_path, 'r') as file:
            return file.read()
    except FileNotFoundError as e:
        raise CustomError(f"File not found: {file_path}") from e

def process_file(file_path):
    try:
        content = read_file(file_path)
        # 假设这里有其他处理文件内容的代码
        return content
    except CustomError as ce:
        print(ce)
        raise

try:
    file_content = process_file("non_existent_file.txt")
except CustomError as ce:
    print(f"Handled at top level: {ce}")

CustomError: This is a custom error
CustomError: File not found: non_existent_file.txt
Handled at top level: CustomError: File not found: non_existent_file.txt