[Python编程] Python3 错误与异常
目录
一、Python3 错误的分类：先搞懂 “错在哪”
1️⃣语法错误：最基础的 “拼写错误”
常见场景与示例
关键特点
2️⃣运行时异常：“代码能跑，但中途出问题”
常见场景与示例
关键特点
二、Python3 常见异常类型：认识 “敌人” 才能应对
补充说明
三、Python3 异常的处理：让程序 “优雅容错”
1️⃣核心语法：try/except 基础用法
基本语法结构
示例 1：捕获特定异常（推荐）
示例 2：捕获多个异常
示例 3：通用异常捕获（谨慎使用）
2️⃣进阶用法：try/except/else
语法结构
示例：文件读取场景
3️⃣必学用法：try/except/finally
语法结构
示例：确保文件关闭
4️⃣简化资源管理：with 关键字
核心原
示例 1：简化文件操作
示例 2：其他资源管理场景
5️⃣主动触发异常：raise 语句
基本语法
示例 1：主动触发异常
示例 2：重新抛出异常
四、Python3 自定义异常：处理 “业务专属错误”
1️⃣自定义异常的规则
2️⃣示例 1：简单自定义异常
3️⃣示例 2：复杂场景（多自定义异常）
五、Python3 assert（断言）：提前 “排查隐患”
1️⃣基本语法
2️⃣示例 1：环境检查
3️⃣示例 2：参数校验
4️⃣注意事项
六、总结：异常处理的 “最佳实践”
对于 Python 初学者来说，代码运行时遇到报错往往会手足无措。其实，错误和异常并非 “洪水猛兽”，而是程序在 “提醒” 我们哪里需要优化。掌握错误与异常的处理方法，是写出健壮、可靠 Python 代码的关键一步。
一、Python3 错误的分类：先搞懂 “错在哪”
在 Python3 中，程序运行出现的问题主要分为两类：语法错误和运行时异常。二者的本质区别在于：语法错误是 “代码写得不对”，程序根本无法启动；运行时异常是 “代码语法没问题，但执行中出了意外”，程序能启动但会中途报错。
1️⃣语法错误：最基础的 “拼写错误”
语法错误又称 “解析错误”，是初学者最常踩的坑 —— 本质是代码违反了 Python 的语法规则，导致解释器无法识别和执行。
常见场景与示例
比如少写冒号、括号不匹配、缩进错误等：
python
# 错误示例：while 循环后少写冒号，print 函数括号不完整
while True print("Hello world')
运行后会出现如下报错，解释器会贴心地用箭头指出错误位置：
plaintext
File "<stdin>", line 1while True print("Hello world')^
SyntaxError: invalid syntax # 语法错误：无效语法
关键特点
- 语法错误会直接阻断程序运行，解释器无法继续解析代码；
- 必须修改代码中的语法问题（如补全冒号、修正括号），程序才能正常启动；
- 常见的语法错误还包括
IndentationError（缩进错误），比如 Tab 和空格混合使用导致的TabError。
2️⃣运行时异常：“代码能跑，但中途出问题”
即使代码语法完全正确，执行过程中也可能因为 “逻辑漏洞” 或 “外部条件不满足” 触发错误，这就是运行时异常。与语法错误不同，异常是可以被程序 “捕获并处理” 的，避免程序直接崩溃。
常见场景与示例
最典型的例子是 “除数为零”—— 语法上没问题，但数学逻辑不允许：
python
# 代码语法正确，但执行时会触发异常
print(1 / 0)
运行后会出现 “异常追踪信息”，明确指出异常类型和位置：
plaintext
Traceback (most recent call last):File "d:\py3\hello.py", line 1, in <module>print(1 / 0)
ZeroDivisionError: division by zero # 异常类型：除数为零
关键特点
- 程序能正常启动，但执行到特定代码行时触发异常；
- 异常信息会显示 “异常类型”（如
ZeroDivisionError）和 “错误位置”，便于定位问题； - 通过后续的 “异常处理机制”，可以捕获这些异常，让程序继续运行（比如提示 “除数不能为零”，而不是直接崩溃）。
二、Python3 常见异常类型：认识 “敌人” 才能应对
Python 内置了数十种异常类型，每种类型对应特定的错误场景。初学者无需死记硬背，但要熟悉最常用的几种，方便快速定位问题。以下是按 “使用频率” 排序的核心异常类型：
| 异常类型 | 触发场景说明 | 示例 |
|---|---|---|
ZeroDivisionError | 除法运算中，除数为 0 | 1 / 0 |
TypeError | 操作或函数应用于 “不适当类型” 的对象 | 1 + "2"（整数和字符串无法相加） |
ValueError | 函数参数 “类型正确但值无效” | int("abc")（字符串是文本，无法转整数） |
IndexError | 访问序列（列表、字符串等）时，索引超出范围 | lst = [1,2]; lst[3] |
KeyError | 访问字典时，键（key）不存在 | dict = {"a":1}; dict["b"] |
AttributeError | 访问对象的属性或方法时，对象没有该属性 / 方法 | s = "hello"; s.append("!")（字符串无 append 方法） |
FileNotFoundError | 尝试打开不存在的文件（属于 OSError 的子类） | open("不存在的文件.txt") |
NameError | 使用未定义的变量或函数名 | print(undefined_var) |
AssertionError | 断言语句（assert）的条件为 False | assert 1 == 2 |
KeyboardInterrupt | 用户手动中断程序（如按 Ctrl+C） | 运行程序时按 Ctrl+C |
补充说明
- 所有异常的 “祖宗” 是
BaseException，但我们常用的异常（如上述所有类型）都继承自Exception（BaseException的子类）； - 异常类型的命名有规律：大多以 “Error” 结尾，便于识别（如
ZeroDivisionError、TypeError）。
三、Python3 异常的处理：让程序 “优雅容错”
遇到异常时，默认行为是 “程序崩溃并打印异常信息”。但通过 try/except 等语句，我们可以 “捕获异常” 并执行自定义逻辑（如提示用户、记录日志），让程序继续运行 —— 这就是 “异常处理”。
1️⃣核心语法：try/except 基础用法
try/except 是异常处理的核心结构，逻辑是：“尝试执行一段代码，如果出异常就处理，没异常就正常执行”。
基本语法结构
python
try:# 尝试执行的代码（可能触发异常的代码）可能出错的代码块
except [异常类型1, 异常类型2, ...] as 异常变量:# 若触发指定类型的异常，执行这里的代码异常处理逻辑（如提示、日志）
-
示例 1：捕获特定异常（推荐）
明确捕获 “除数为零” 异常，避免程序崩溃：
python
try:result = 1 / 0 # 可能触发 ZeroDivisionError
except ZeroDivisionError as e:# 打印自定义提示，同时显示异常信息print(f"出错了！原因：{e}") # 输出：出错了！原因：division by zero
-
示例 2：捕获多个异常
如果一段代码可能触发多种异常，可以用元组指定多个异常类型：
python
try:# 可能触发 TypeError（如 1+"2"）或 ZeroDivisionError（如 1/0）num = int(input("请输入一个数字："))result = 10 / num
except (TypeError, ZeroDivisionError) as e:print(f"输入无效或除数为零！原因：{e}")
示例 3：通用异常捕获（谨慎使用）
如果不确定会触发什么异常，可以用 Exception（所有常规异常的基类）捕获所有异常。但不建议滥用 —— 会掩盖未知错误，不利于调试：
python
try:num = int(input("请输入一个数字："))result = 10 / num
except Exception as e:print(f"发生未知错误！原因：{e}")
2️⃣进阶用法：try/except/else
else 子句是 “可选的”，作用是：当 try 中的代码 “没有触发任何异常” 时，执行 else 中的逻辑。
语法结构
python
try:可能出错的代码块
except 异常类型 as e:异常处理逻辑
else:# 只有 try 中无异常时，才执行这里无异常时的逻辑
示例：文件读取场景
判断文件是否能正常打开，若打开成功则读取内容（避免将 “读取文件” 的逻辑放入 try 中，减少不必要的异常捕获）：
python
import sys# 从命令行参数获取文件名
for filename in sys.argv[1:]:try:# 尝试打开文件（可能触发 FileNotFoundError）f = open(filename, 'r')except FileNotFoundError as e:print(f"无法打开文件：{filename}，原因：{e}")else:# 打开成功，读取文件行数并打印lines = f.readlines()print(f"{filename} 有 {len(lines)} 行内容")f.close() # 记得关闭文件
3️⃣必学用法：try/except/finally
finally 子句是 “可选的”，但极其重要 ——无论 try 中是否触发异常，finally 中的代码 “一定会执行”。常用于 “释放资源”（如关闭文件、断开数据库连接）。
语法结构
python
try:可能出错的代码块
except 异常类型 as e:异常处理逻辑
else:无异常时的逻辑
finally:# 无论是否有异常，都会执行这里资源释放逻辑（如关闭文件、断开连接）
-
示例：确保文件关闭
即使读取文件时触发异常，finally 也会执行 f.close()，避免文件资源泄漏：
python
try:f = open("test.txt", 'r')content = f.read()print("文件内容：", content)
except FileNotFoundError as e:print(f"出错了：{e}")
finally:# 无论是否有异常，都关闭文件if 'f' in locals(): # 判断 f 是否已定义（避免未打开文件时报错）f.close()print("文件已关闭")
4️⃣简化资源管理：with 关键字
try/finally 虽然能确保资源释放，但代码略显繁琐。Python 提供了 with 关键字，它封装了 try/finally 的逻辑，能 “自动管理资源”（如自动关闭文件、自动断开连接），让代码更简洁。
-
核心原理
with 语句依赖 “上下文管理器”（实现 __enter__ 和 __exit__ 方法的类）：
- 进入
with块时，调用__enter__方法（如打开文件）； - 离开
with块时（无论是否有异常），自动调用__exit__方法（如关闭文件）。
-
示例 1：简化文件操作
用 with 打开文件，无需手动调用 close()—— 离开 with 块时会自动关闭：
python
# 自动打开文件，离开 with 块时自动关闭
with open("test.txt", 'w') as f:f.write("Hello, Python!") # 写入内容# 此时文件已自动关闭，无需手动 f.close()
-
示例 2：其他资源管理场景
with 不仅用于文件，还可用于数据库连接、线程锁等场景。例如用 with 管理数据库连接（需依赖具体数据库库）：
python
import sqlite3# 自动连接数据库，离开 with 块时自动关闭连接
with sqlite3.connect('test.db') as conn:cursor = conn.cursor()cursor.execute("CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INT, name TEXT)")conn.commit()
5️⃣主动触发异常：raise 语句
除了 “被动捕获异常”，我们还可以用 raise 语句 “主动触发异常”—— 常用于 “自定义业务规则校验”（如判断参数是否符合要求）。
基本语法
python
# 1. 触发指定类型的异常
raise 异常类型("异常描述信息")# 2. 重新抛出捕获的异常（不处理，交给上层处理）
try:代码块
except 异常类型 as e:# 打印日志后，重新抛出异常print(f"捕获到异常：{e}")raise # 重新抛出当前异常
-
示例 1：主动触发异常
判断参数 x 是否大于 5，若大于则触发 Exception 并提示：
python
x = 10
if x > 5:# 主动触发异常，描述信息会显示在报错中raise Exception(f"x 不能大于 5，当前 x 的值为：{x}")
运行后报错：
plaintext
Traceback (most recent call last):File "d:\py3\test.py", line 3, in <module>raise Exception(f"x 不能大于 5，当前 x 的值为：{x}")
Exception: x 不能大于 5，当前 x 的值为：10
-
示例 2：重新抛出异常
捕获异常后不处理，而是交给上层代码处理（比如在日志记录后，让调用者处理异常）：
python
def calculate(x):try:if x == 0:raise ZeroDivisionError("x 不能为 0")return 10 / xexcept ZeroDivisionError as e:# 记录日志后，重新抛出异常print(f"日志：捕获到异常：{e}")raise # 重新抛出，让调用者处理# 调用函数，处理重新抛出的异常
try:calculate(0)
except ZeroDivisionError as e:print(f"调用者处理异常：{e}")
运行结果：
plaintext
日志：捕获到异常：x 不能为 0
调用者处理异常：x 不能为 0
四、Python3 自定义异常：处理 “业务专属错误”
Python 内置的异常类型能覆盖大多数通用场景，但在实际开发中，我们可能需要 “自定义异常” 来描述 “业务专属的错误”（如 “用户余额不足”“订单状态无效”）。
1️⃣自定义异常的规则
- 自定义异常类必须继承自
Exception（或其子类），不能直接继承BaseException（避免捕获系统级异常，如KeyboardInterrupt）； - 异常类的命名建议以 “Error” 结尾，符合 Python 命名规范；
- 可以重写
__init__方法（初始化异常信息）和__str__方法（自定义异常的字符串描述）。
2️⃣示例 1：简单自定义异常
定义一个 “余额不足异常”，用于处理用户支付时的余额问题：
python
# 自定义异常类，继承自 Exception
class InsufficientBalanceError(Exception):# 重写 __init__ 方法，接收余额和所需金额def __init__(self, current_balance, required_amount):self.current_balance = current_balanceself.required_amount = required_amount# 重写 __str__ 方法，自定义异常描述def __str__(self):return f"余额不足！当前余额：{self.current_balance}，所需金额：{self.required_amount}"# 模拟支付函数
def pay(amount):current_balance = 100 # 假设用户当前余额为 100if amount > current_balance:# 主动触发自定义异常raise InsufficientBalanceError(current_balance, amount)print(f"支付成功！支付金额：{amount}，剩余余额：{current_balance - amount}")# 测试：捕获自定义异常
try:pay(150) # 所需金额 150 > 余额 100，触发异常
except InsufficientBalanceError as e:print(f"支付失败：{e}") # 输出：支付失败：余额不足！当前余额：100，所需金额：150
3️⃣示例 2：复杂场景（多自定义异常）
当一个模块需要多种异常时，建议先定义一个 “基础异常类”，再基于它定义多个 “子类异常”—— 便于统一管理和捕获。
例如，定义一个 “订单相关的基础异常”，再衍生 “订单不存在”“订单已取消” 两种异常：
python
# 订单相关的基础异常类
class OrderError(Exception):pass# 子类1：订单不存在异常
class OrderNotFoundError(OrderError):def __str__(self):return f"订单 {self.order_id} 不存在"def __init__(self, order_id):self.order_id = order_id# 子类2：订单已取消异常
class OrderCancelledError(OrderError):def __str__(self):return f"订单 {self.order_id} 已取消，无法操作"def __init__(self, order_id):self.order_id = order_id# 模拟获取订单状态的函数
def get_order_status(order_id):# 模拟订单数据：key 是订单ID，value 是状态（"exists"/"cancelled"/"not_found"）orders = {"1001": "exists", "1002": "cancelled"}if order_id not in orders:raise OrderNotFoundError(order_id)if orders[order_id] == "cancelled":raise OrderCancelledError(order_id)return f"订单 {order_id} 状态正常"# 测试：捕获多个自定义异常
try:print(get_order_status("1003")) # 订单不存在
except OrderNotFoundError as e:print(f"错误：{e}") # 输出：错误：订单 1003 不存在
except OrderCancelledError as e:print(f"错误：{e}")
五、Python3 assert（断言）：提前 “排查隐患”
assert（断言）是 Python 提供的一种 “调试工具”，用于在代码中 “提前判断条件是否满足”—— 如果条件为 False，则触发 AssertionError 异常，直接终止程序；如果条件为 True，则不影响程序运行。
1️⃣基本语法
python
# 语法1：仅判断条件，无自定义提示
assert 条件表达式# 语法2：条件为 False 时，显示自定义提示
assert 条件表达式, "条件不满足时的提示信息"
等价于以下逻辑（但 assert 更简洁）：
python
if not 条件表达式:raise AssertionError("条件不满足时的提示信息")
2️⃣示例 1：环境检查
确保代码只在 Linux 系统下运行，否则提前报错（避免程序运行后出现兼容性问题）：
python
import sys# 检查当前系统是否为 Linux（sys.platform 返回系统标识，如 "linux"、"win32"）
assert "linux" in sys.platform, "该代码只能在 Linux 系统下执行！"# 如果条件满足，才执行后续代码
print("当前系统是 Linux，开始执行程序...")
若在 Windows 系统运行，会报错：
plaintext
AssertionError: 该代码只能在 Linux 系统下执行！
3️⃣示例 2：参数校验
在函数中用 assert 校验参数是否符合要求（如参数必须为正数）：
python
运行
def calculate_square_root(num):# 断言：num 必须大于等于 0（否则无法计算平方根）assert num >= 0, f"参数必须为非负数，当前参数：{num}"return num ** 0.5# 测试
print(calculate_square_root(4)) # 条件满足，输出 2.0
print(calculate_square_root(-4)) # 条件不满足，触发 AssertionError
运行后报错：
plaintext
AssertionError: 参数必须为非负数，当前参数：-4
4️⃣注意事项
assert主要用于 “调试阶段”，不能替代if判断或异常处理 —— 生产环境中，Python 解释器可能通过-O选项（优化模式）禁用assert，导致断言失效；- 不要用
assert处理 “预期内的错误”（如用户输入无效），应用if判断或raise异常； assert的核心作用是 “提前暴露程序中的逻辑漏洞”（如 “这里的参数不可能为负”），便于调试。
六、总结：异常处理的 “最佳实践”
- 优先捕获特定异常：避免用
Exception捕获所有异常，防止掩盖未知错误； - 用
finally或with管理资源：确保文件、数据库连接等资源被正确释放，避免泄漏； - 自定义异常要规范：继承
Exception，命名以 “Error” 结尾，复杂场景用 “基础类 + 子类”； assert仅用于调试：不依赖assert处理业务逻辑，生产环境禁用assert；- 异常信息要清晰：在
raise或except中添加详细的描述信息（如参数值、文件名），便于定位问题。