Python学习笔记16：进阶篇(五)异常处理

异常

在编程中，异常是指程序运行过程中发生的意外事件，这些事件通常中断了正常的指令流程。它们可能是由于错误的输入数据、资源不足、非法操作或其他未预料到的情况引起的。Python中，当遇到这类情况时，会抛出一个异常对象，如果这个异常没有被捕获处理，程序将会终止执行。

异常处理

异常处理是一种编程技术，用于捕捉程序运行过程中发生的异常，并采取适当措施来响应这些异常，而不是让程序直接崩溃。这包括捕获异常、分析异常类型以及根据异常类型决定如何恢复或优雅地结束程序。

Python提供了try、except、else和finally语句来实现异常处理机制：

try: 尝试执行的代码块，可能抛出异常的地方。
except: 捕获并处理特定类型的异常。可以有多个except子句来捕获不同类型的异常。
else: 如果没有异常发生，则执行这里的代码块。
finally: 不管是否发生异常，都会执行的代码块，通常用来清理资源。

处理示例

针对常见的一些异常做处理示例。

处理处 ZeroDivisionError 异常

在学习四则运算的时候，我们都知道除法运行中除数不能为0。
Python中同样也有四则运算，我们练习的时候自然会避免出现除数为0的情况。在实际编程过程中，我们很少会除以一个固定数值，大多数时候都是除以一个变量，而这个变量的值，往往是在程序运行中根据各种情况计算出来的，这个时候，我们就没办法保证除数不能为0了。那么真的遇到除数为0的情况，Python会如何应对呢？

在这里插入图片描述
程序执行出现错误，提示 ZeroDivisionError ：division by zero。这个是很明显的提示，并且明确指出在模块第1行。
为了防止程序错误中止，我们可以通过异常处理是程序继续执行。

try:
    result = 10 / 0  # 这里会尝试执行除法运算
except ZeroDivisionError:
    # 捕获到ZeroDivisionError后，输出提示信息
    print("错误：不能除以零")
print("程序继续执行")

在这里插入图片描述

程序打印了错误的提示，然后正确的向下执行。

这就是异常处理的基础语法和使用，但是有时候程序出现异常不出现异常是两种处理方法，这个时候我们就需要用到else语句了。

div = 2
div *= 2
div += 3
div //= 3
div -= 1
try:
    result = 10 / div  # 这里会尝试执行除法运算
except ZeroDivisionError:
    # 捕获到ZeroDivisionError后，输出提示信息
    print("错误：不能除以零")
else:
    print("结果是：", result)
print("程序继续执行")

在这里插入图片描述
根据结果，我们发现程序走了else的分支，那么很明显，异常没有发生，输出结果也符合预期。

最后讲一下比较特殊的finally。这个语句下的分支，是不管异常发生不发生，都能够执行的语句。通常会用来关闭某些资源，比如上篇说的文件的资源，就会在finally代码块中调用close()方法关闭文件资源。

finally语句使用新的异常进行示例。

FileNotFoundError

在进行文件处理的时候，可能不小心填错了地址或者写错了文件格式。这个时候调用文件流的open方法就会出现异常。

file = open("example.txt")
content = file.read()
print(content)

在这里插入图片描述
一个很明显的文件不存在的提示。我们同样使用try…except进行异常处理

try:
    file = open("example.txt")
    content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("文件未找到")
else:
    print(content)

在这里插入图片描述
根据我们学习的文件流知识吗，我们在文件操作过程中，使用了open函数就一定要调用close函数关闭资源。那么流关闭的调用应该放在哪里呢？仔细想想，放在正常流程中，程序出现错误怎么办？放在异常处理中，那正常逻辑不是得也写一份？那么finally无疑是最好的选择了。
写在finally中有两个好处：

确保资源总是被释放：无论try块中的代码是否抛出异常，finally块都会执行。这意味着即使程序因为某些未预料到的错误提前退出，finally中的清理代码也会运行，从而确保打开的资源被正确关闭，防止资源泄露。
逻辑清晰：将资源清理工作放在finally块中，可以使得异常处理逻辑（except块）专注于处理异常本身，而资源管理则由finally统一负责，这样代码结构更加清晰，便于理解和维护。

file = open("example.txt")
try:
    content = file.read()
    print(content)
except FileNotFoundError:
    print("文件未找到")
finally:
    file.close()  # 确保文件被关闭

这样的话，资源最终都会关闭。

多个异常

实际编写代码时，代码通常会几行几十行，那么出现异常的种类也可能不止一种，那么怎么去处理多种异常呢？

try:
    num = int(input("请输入一个数字: "))
    result = 10 / num
except ValueError:
    print("输入的不是有效的数字")
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零")

像这样，按顺序使用except语句处理即可。

那么问题又来了，两个三个，甚至四个五个我都一行行去写没问题，十几个怎么办？异常处理比代码还长，谁看谁头痛。

python有处理所有异常的办法。

try:
    # 可能抛出任何类型的异常的代码
    ...
except Exception as e:
    print(f"发生了异常: {e}")

使用Exception，这表示所有的异常都会被捕获住。

问题又又来了，我就想单独处理FileNotFoundError，其他异常再统一处理，行不行？

当然可以！请看。

try:
    # 可能抛出多种类型的异常的代码
    file = open("nonexistent_file.txt")  # 示例：尝试打开一个不存在的文件
    content = file.read()
    print(content)
except FileNotFoundError:
    print("错误：指定的文件未找到。")
except Exception as e:
    print(f"发生了其他异常: {e}")  # 捕获除FileNotFoundError之外的所有异常
finally:
    # 关闭文件等清理操作，如果文件已成功打开的话
    if 'file' in locals() and not file.closed:
        file.close()