Python Try except：通过示例进行解释

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Python 中的 Try Except 结构：异常处理详解

在 Python 编程中，try...except 语句是一种强大的工具，用于优雅地处理程序运行中可能出现的异常情况，从而避免程序意外崩溃。异常处理能够显著提高代码的健壮性和可靠性，降低程序出现故障的风险。本文将深入探讨异常处理机制，分析其适用场景，并介绍如何主动引发异常。

什么是异常处理？

异常是程序执行过程中发生的特殊情况，例如错误或意外事件。如果这些异常没有被妥善处理，程序就会终止并报错。因此，异常处理是一种捕获并处理这些异常的机制，确保程序在遇到问题时能够继续运行，或者至少能够以一种可控的方式停止。

以下示例演示了异常的产生：

user_input = input("请输入一个数字：")
num = int(user_input)
print("您输入的数字乘以 2 的结果是:", num * 2)

这段代码初看似乎没有问题。它接收用户输入，将其转换为整数，然后输出该整数的两倍。

如果用户输入 5，程序将顺利执行，输出结果。

然而，如果用户输入的是字符串 “hello”，而不是数字，程序就会崩溃。因为字符串 “hello” 不能被转换为整数，这将导致一个异常，从而导致程序停止运行。

为什么会引发异常？为什么要处理它们？

在编写代码时，我们通常会将程序拆分成多个函数。这些函数相互调用，执行不同的任务。

在上面的示例中，我们调用了 input 函数来获取用户输入，然后调用 int 函数将字符串转换为整数，最后调用 print 函数来输出结果。

当函数执行其操作时，可能会遇到它无法处理的错误。在这种情况下，函数需要停止执行并报告错误。为了做到这一点，它会引发一个异常。

调用函数的代码负责监听这些异常并采取适当的措施。如果不这样做，程序就会在遇到错误时崩溃，就像我们在前面的例子中看到的那样。

因此，异常实际上是一种通信机制，允许被调用的函数向调用它的代码发送求救信号。响应这个信号，采取适当的措施，就是异常处理的本质。

不同类型的异常

重要的是要了解，并非所有异常都是相同的。不同类型的错误会引发不同类型的异常。例如，尝试将数字除以零会引发 ZeroDivisionError。尝试使用无效数据类型执行操作会引发 TypeError。这里有异常类型的完整列表。

如何处理异常

如前所述，异常是函数发出的求救信号。我们的代码应该监听这些信号，并在收到信号时采取相应的行动。为了正确处理异常，我们使用 Python 的 try...except 结构。基本结构如下:

try:
    # 尝试执行的代码
except:
    # 如果发生异常，则执行此代码
finally:
    # 无论是否发生异常，都会执行此代码

如您所见，该结构由三个关键字组成：

`try`

try 关键字标记 try...except 结构的开始，它同时也标记了可能引发异常的代码块。它指示 Python 解释器尝试运行该代码块中的代码。如果抛出异常，程序会立即停止并跳转到执行 except 代码块中的代码。

`except`

except 关键字标记在执行 try 代码块时抛出异常时将要执行的代码块。您可以为不同类型的异常定义多个 except 代码块，稍后我们将对此进行说明。

`finally`

finally 关键字是 try...except 结构中使用的第三个也是最后一个关键字。它标记了无论是否发生异常都将执行的代码块。

一个示例

以下是一个示例，演示了上述关键字如何处理异常。我们将之前的示例修改为如下所示:

try:
    user_input = input("请输入一个数字：")
    num = int(user_input)
    print("您输入的数字乘以 2 的结果是:", num * 2)
except:
    print("发生了一些错误")
finally:
    print("无论如何，这段代码都会被执行")

如果用户输入有效数字 5，您将看到以下结果：

如果输入 “hello”，您将看到以下结果：

因此，当在 try 代码块中执行代码时未引发异常时，计算机将跳转到 finally 代码块。但是，当在 try 代码块中执行代码时引发异常时，计算机将跳转到 except 代码块，然后执行 finally 代码块。

您还可以处理特定类型的异常。例如，如果您想以特定的方式处理 ValueError 和 KeyboardInterrupt 异常，您可以像这样修改上面的代码：

try:
    user_input = input("请输入一个数字：")
    num = int(user_input)
    print("您输入的数字乘以 2 的结果是:", num * 2)
except ValueError:
    print("值不能转换为整数")
except KeyboardInterrupt:
    print("收到键盘中断")
except:
    print("捕获所有异常的块")
finally:
    print("无论如何，这段代码都会被执行")

在上面的代码中，我们有 3 个 except 代码块。第一个 except 代码块仅捕获 ValueError 异常，而第二个块仅捕获 KeyboardInterrupt 异常。最后一个 except 代码块没有要监听的关联异常类型。因此，它捕获了前两个块未捕获的剩余异常。

运行上面的代码，你应该看到类似于这样的输出：

当发生异常时，您可以获取有关异常的更多信息。您可以使用 as 关键字来访问异常对象。其用法如下：

try:
    user_input = input("请输入一个数字：")
    num = int(user_input)
    print("您输入的数字乘以 2 的结果是:", num * 2)
except ValueError as e:
    print("ValueError:", e)
except KeyboardInterrupt as e:
    print("KeyboardInterrupt:", e)
except Exception as e:
    print("其他异常", e)

如何引发异常

到目前为止，我们一直在处理其他函数引发的异常。但是，您也可以在代码中引发异常。要引发异常，我们使用 raise 关键字。我们还需要指定一个类来表示我们要引发的异常类型，以及一个与异常相关的、人类可读的消息。

在下面的示例中，我们使用 Exception 类引发一个通用异常。然后，我们将消息传递给类的构造函数。

raise Exception('发生了一些错误')

如果您将上面的代码片段作为程序运行，您将获得类似如下的输出：

您还可以指定不同类型的异常。例如，当值的数据类型错误时，您可以引发 TypeError 异常：

def double(x):
    if isinstance(x, int):
        return x * 2
    else:
        raise TypeError('x 应该是一个整数')

或者，如果指定的值超出可接受的范围，则可以引发 ValueError：

def say_hello(name):
    if name == '':
        raise ValueError('值超出范围')
    else:
        print('你好', name)

您还可以通过继承 Exception 类来创建自己的异常类型。这是一个例子：

class InvalidHTTPMethod(Exception):
    pass

在上面的例子中，我们创建了一个继承自 Exception 类的 InvalidHTTPMethod 类。我们可以像以前一样使用它来引发异常：

raise InvalidHTTPMethod('必须是 GET 或 POST 方法')

异常处理的常见应用场景

异常处理在许多场景中都有应用。前面的示例展示了它如何处理由用户输入引起的异常。本节将介绍另外两种可以使用异常处理的情况。它们包括处理网络请求失败和读取文件时出现的异常。

发出网络请求

在下面的示例中，我们向 Google 发出请求。我们监听异常以处理它们。这些异常是在 requests.exceptions 对象中定义的。

import requests

try:
    response = requests.get("https://google.com")

    # 检查响应状态码是否在 200-299 范围内（成功响应）
    if 200 <= response.status_code < 300:
        print("请求成功！")
    else:
        print(f"请求失败，状态码为：{response.status_code}")
except requests.exceptions.RequestException as e:
    print(f"RequestException 发生：{e}")
except requests.exceptions.ConnectionError as e:
    print(f"ConnectionError 发生：{e}")
except requests.exceptions.Timeout as e:
    print(f"Timeout 发生：{e}")
except requests.exceptions.TooManyRedirects as e:
    print(f"TooManyRedirects 发生：{e}")
except requests.exceptions.HTTPError as e:
    print(f"HTTPError 发生：{e}")
except Exception as e:
    print(f"发生意外错误：{e}")

从文件中读取数据

在最后一个示例中，我们从 hello.txt 文件读取数据。我们还处理可能引发的常见异常，例如 FileNotFound 错误和 IOError。

try:
    with open(file_path, 'r') as file:
        data = file.read()
        print("文件内容：")
        print(data)
except FileNotFoundError as e:
    print(f"FileNotFoundError 发生：{e}")
except IOError as e:
    print(f"IOError 发生：{e}")
except Exception as e:
    print(f"发生意外错误：{e}")

结论

本文探讨了异常是什么以及为什么会引发异常。我们还认识到处理异常是为了提高代码的可靠性并防止崩溃。最后，我们介绍了如何处理异常以及如何引发异常。

接下来，请查看常见的 Python 错误类型以及如何解决它们。