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day25 python异常处理

news 来源：原创 2025/5/15 10:42:50

Python 的异常处理机制

核心概念

常见的异常处理结构

try-except

try-except-else

常见异常类型

SyntaxError（语法错误）

NameError（名称错误）

TypeError（类型错误）

ValueError（值错误）

IndexError（索引错误）

KeyError（键错误）

AttributeError（属性错误）

ZeroDivisionError（除零错误）

FileNotFoundError（文件未找到错误）

ModuleNotFoundError（导入错误）

使用 try-except 捕获异常

捕获 ZeroDivisionError

捕获 TypeError

try-except-else-finally 的综合应用

try-except-else

finally 子句

总结

在借助 AI 辅助编写代码的过程中，我们经常会遇到 try-except 异常处理模块。这是因为大部分大模型在后训练阶段都经过了强化学习训练，为了确保代码的正确运行，try-except 异常处理模块能够显著提高模型运行成功的概率。然而，在日常手动编写代码时，我们可能并不会频繁使用这种写法。因此，今天我们将深入探讨 Python 的异常处理机制，帮助大家更好地适应这种编程范式。

Python 的异常处理机制

Python 的异常处理机制为程序提供了强大的容错能力（fault tolerance）。当程序在运行时遇到意外情况（即异常）时，它不会直接崩溃，而是可以被设计成优雅地处理这些错误，并可能继续执行后续逻辑（如果设计允许）或以可控的方式结束。

当异常发生时，Python 会创建一个异常对象（exception object），通常是 Exception 类的子类实例。如果这段可能出错的代码位于 try 语句块中，程序流程会寻找并跳转到匹配的 except 语句块（如果存在）来处理这个异常。

核心概念

try：包含可能会引发异常的代码块。程序会首先尝试执行这里的代码。
except：如果 try 块中的代码确实引发了特定类型的异常（或者任何异常，如果未指定类型），则执行此代码块。
else（可选）：如果 try 块中的代码没有发生任何异常，则执行此代码块。
finally（可选）：无论 try 块中是否发生异常，总会执行此代码块（常用于资源清理）。

常见的异常处理结构

try-except

这是最基本的错误处理结构。

try:# 可能会引发异常的代码
except ExceptionType:  # 最好指定具体的异常类型，例如 ZeroDivisionError, FileNotFoundError# 当 try 块中发生 ExceptionType 类型的异常时执行的代码
except:  # 不推荐：捕获所有类型的异常，可能会隐藏bug# 当 try 块中发生任何其他未被前面 except 捕获的异常时执行的代码

逻辑说明：程序首先尝试执行 try 块中的代码。如果 try 块中的代码没有发生异常，则 except 块会被跳过，程序继续执行 try-except 结构之后的代码。如果 try 块中的代码发生了异常，Python 会查找与该异常类型匹配的 except 块。如果找到匹配的，则执行该 except 块中的代码，然后继续执行整个 try-except 结构之后的代码（除非 except 块中又引发了新异常或执行了 return/break/continue 等）。如果未找到匹配的 except 块，异常会向上传播。

类比：你可以把它看作是：“尝试做这件事，如果出错了（并且是特定类型的错误），就执行补救措施。”

try-except-else

在 try-except 的基础上增加了 else 子句。

try:# 可能会引发异常的代码
except ExceptionType:# 当 try 块中发生 ExceptionType 类型的异常时执行的代码
else:# 当 try 块中【没有】发生任何异常时执行的代码

逻辑说明：首先，执行 try 块中的代码。如果 try 块中发生异常，则会查找并执行匹配的 except 块，else 块不会被执行。如果 try 块中没有发生任何异常，则会跳过所有 except 块，然后执行 else 块中的代码。

与 if-else-elif 的区别（重要！）：

在 if-elif-else 结构中，只有一个代码块会被执行（if 条件满足则执行 if 块；否则检查 elif，满足则执行 elif 块；否则执行 else 块）。
而在 try-except-else 结构中：
- 如果 try 成功：try 块的代码会执行，然后 else 块的代码也会执行。
- 如果 try 失败：try 块中出错前的代码会执行，然后匹配的 except 块的代码会执行（else 块不会执行）。

更准确的理解：else 子句中的代码是你希望在 try 块中的代码成功完成且没有引发任何异常之后才执行的代码。这通常用于分离“主要尝试的操作”和“操作成功后的后续步骤”，使得 try 块更聚焦于可能出错的部分。

一个简单的例子阐述 else 的作用：

try:# 假设 result_operation() 是一个可能出错的操作value = result_operation()
except SomeError:print("操作失败，使用默认值。")value = default_value
else:# 只有当 result_operation() 成功时，才执行这里的代码print(f"操作成功，结果是: {value}。现在进行后续处理...")process_value_further(value)

如果把 process_value_further(value) 放在 try 块内，那么如果 process_value_further 本身也可能抛出 SomeError（或其他 try 块想要捕获的错误），它就会被意外捕获。else 块确保了只有在 try 块中的代码完全无误地执行完毕后，才会执行 else 块的内容。

常见异常类型

在日常开发中，我们经常会遇到以下几种异常：

SyntaxError（语法错误）

原因：代码不符合 Python 的语法规则，解释器在尝试解析代码时就会失败。这种错误在程序运行之前就会被检测到。

# 示例 a: 缺少冒号
# def my_function()
#     print("Hello")# 示例 b: 非法表达式
# x = 5 +
# print(x)

NameError（名称错误）

原因：尝试使用一个未被定义的变量、函数或对象的名称。

# 示例 a: 变量未定义
# print(some_undefined_variable)# 示例 b: 打错变量名
# print(my_lisst)  # 变量名拼写错误

TypeError（类型错误）

原因：对一个不支持该操作的数据类型执行了某个操作或函数。

# print("Age: " + 25)  # 字符串和整数
# my_number = 10
# my_number()  # 尝试像函数一样调用一个整数

ValueError（值错误）

原因：函数接收到的参数类型正确，但其值不合适或无效。

# my_string = "12.34.56"
# number = float(my_string)  # '12.34.56' 不是一个有效的浮点数表示

IndexError（索引错误）

原因：尝试访问序列（如列表、元组、字符串）中一个不存在的索引。

# data = ("apple", "banana")
# print(data[2])

KeyError（键错误）

原因：尝试访问字典中一个不存在的键。

# student_grades = {"math": 90, "science": 85}
# print(student_grades["history"])

AttributeError（属性错误）

原因：尝试访问一个对象没有的属性或方法。

# 示例 a
# a_string = "hello"
# print(a_string.length)  # 字符串长度用 len(a_string)，不是 .length 属性# 示例 b
# import numpy as np
# arr = np.array([1, 2, 3])
# print(arr.non_existent_attribute)

ZeroDivisionError（除零错误）

原因：尝试将一个数字除以零。

# result = 10 / 0

FileNotFoundError（文件未找到错误）

原因：尝试打开一个不存在的文件（通常是在读模式下），或者路径不正确。

# import pandas as pd
# data = pd.read_csv("hh.csv")

ModuleNotFoundError（导入错误）

原因：尝试导入一个不存在的模块，或者模块存在但其中的特定名称找不到。可以通过安装库解决，如果是自定义模块，则需要配置好对应的路径。

# import hhh

使用 try-except 捕获异常

当代码出现错误时，程序会立即停止执行，并打印出一个“traceback”（回溯信息），这个信息非常重要，它会告诉你：

错误类型（例如 NameError, TypeError）
错误发生的文件名和行号
导致错误的那行代码
错误的简要描述

接下来，我们用固定的语句来捕获这类错误。

捕获 ZeroDivisionError

print("--- 使用 try-except 捕获 ZeroDivisionError ---")
numerator = 10
denominator = 0try:print("尝试进行除法运算...")result = numerator / denominator  # 潜在的风险代码print(f"计算结果是: {result}")  # 如果上面出错，这行不会执行
except ZeroDivisionError:print("发生了一个除以零的错误！")result = "未定义 (除以零)"  # 可以给一个默认值或提示print(f"程序继续执行... 最终结果的记录为: {result}")

捕获 TypeError

print("--- 使用 try-except 捕获 TypeError ---")
x = "Total items: "
y = 5  # 假设这是一个从某处获取的数字try:print("尝试连接字符串和数字...")message = x + y  # 潜在的 TypeErrorprint(f"最终消息: {message}")
except TypeError:print("类型错误！不能直接将字符串和数字相加。")print("尝试将数字转换为字符串进行连接...")message = x + str(y)  # 修正操作print(f"修正后的消息: {message}")print(f"程序继续... 生成的消息是: {message}")

try-except-else-finally 的综合应用

try-except-else

else 子句中的代码只有在 try 块中的代码成功执行且没有引发任何异常之后才会执行。这有助于分离“主要尝试的操作”和“操作成功后的后续步骤”，使得代码更加清晰。

print("--- try-except-else 示例 ---")def safe_divide(a, b):print(f"\n尝试计算 {a} / {b}")try:result = a / bexcept ZeroDivisionError:print("错误：除数不能为零！")return None  # 或者其他表示失败的值except TypeError:print("错误：输入必须是数字！")return Noneelse:# 只有当 try 块中的 a / b 成功执行时，这里才会执行print("除法运算成功！")print(f"结果是: {result}")# 可以在这里进行基于成功结果的进一步操作print(f"结果的两倍是: {result * 2}")return result# 测试用例
safe_divide(10, 2)  # 成功
safe_divide(10, 0)  # ZeroDivisionError
safe_divide("10", 2)  # TypeError
safe_divide(20, "abc")  # TypeError

finally 子句

finally 子句中的代码无论 try 块中是否发生异常，也无论 except 块是否被执行，甚至无论 try 或 except 块中是否有 return 语句，它总会被执行。这个特性在资源管理中非常重要，例如：

无论训练成功、失败还是中途被打断，都确保日志文件被正确关闭，避免数据丢失或文件损坏。
确保计算资源在使用完毕后被释放，供其他进程或任务使用。
关闭数据库连接。
恢复全局状态或配置，如果程序在运行过程中修改了全局变量或配置文件，在异常处理结束后，需要恢复到之前的状态或配置。
在机器学习和深度学习项目中，模型训练可能非常耗时，如果中途因为各种原因（OOM、手动中断、硬件故障）停止，我们希望记录下中断的状态，方便后续恢复。

在 ML/DL 项目中，由于流程长、资源消耗大、外部依赖多，finally 提供的这种“保证执行”的机制对于构建稳定、可靠的系统至关重要。

总结

希望能够更好地理解 Python 的异常处理机制，并学会如何使用 try-except、try-except-else 和 try-except-else-finally 来编写更加健壮的代码。在日常开发中，我们不应该总是依赖 AI 来解决错误，而是要学会通过阅读错误信息来定位和解决问题，这样才能真正提升自己的编程能力。

@浙大疏锦行