如何在Python中捕获异常

1. 写在前面

本文主要介绍 Python 捕获异常的各种技术。首先，回顾 Python 的异常处理机制，然后深入研究并学习如何识别捕获的异常内容，以及忽略异常。

公众号： 滑翔的纸飞机

2. Python 异常处理机制

Python 代码在运行的过程中，偶尔将出现意料之内或之外的错误从而引发异常。例如，如果尝试读取不存在的文件，就会发生这种情况。因为意料到可能会发生此类异常，所以应该编写代码来处理异常。相反，当你的代码执行不合逻辑操作时，也会发生错误。该类错误应该被修复，而不是处理。

当你的 Python 程序遇到错误并引发异常时，代码很可能会崩溃，但在崩溃停止之前会在控制台输出错误，说明问题所在：

例如：

>>> 12/'3'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'int' and 'str'

该示例，试图用一个数字除以一个字符串。Python 不支持，因此会引发 TypeError 异常。然后它会显示一个错误堆栈，提醒除法运算符对字符串不起作用。

为了在发生错误时采取措施，需要编写代码来捕获和处理异常，从而实现异常处理。这样做总比代码崩溃、影响用户要友好的多。要处理异常，Python中需要使用 try 语句。监控代码是否出现异常，并在出现异常时采取相应措施。

使用 try ... except ... else ... finally块：

try：正常情况下，程序计划执行的语句。
except：程序异常是执行的语句。
else：程序无异常即try段代码正常执行后会执行该语句。
finally：不管有没有异常，都会执行的语句。

try:
<语句>        #运行别的代码
except <名字>：
<语句>        #如果在try部份引发了'name'异常
except <名字>，<数据>:
<语句>        #如果引发了'name'异常，获得附加的数据
else:
<语句>        #如果没有异常发生
finally:
<语句>        #无论异常是否出发，都将执行

• try 代码块包含你希望监控异常的代码。任何在其中引发的异常都将得到处理。
• 接着是一个或多个 except 块。可以在这些块中定义异常发生时运行的代码。在代码中，任何异常都会触发相关 except。注意，如果多个 except，程序将只运行第一个符合的 except ，而忽略其余 except 。

要了解如何工作，需要编写一个代码块。其中包括两个except代码块，分别用于处理 ValueError 和 ZeroDivisionError 异常，以便在异常发生时进行处理：

"""
@Time:2023/9/24 16:31
@Author:'jpzhang.ht@gmail.com'
@Describe:
"""

try:
    first = float(input("What is your first number? "))
    second = float(input("What is your second number? "))
    print(f"{first} divided by {second} is {first / second}")
except ValueError:
    print("You must enter a number")
except ZeroDivisionError:
    print("You can't divide by zero")

这段代码示例，要求用户输入两个数字（除数、被除数），并打印输出结果，如果用户输入不是数字，或者 float() 函数尝试将输入转换为浮点数时，如果无法转换，都将会引发ValueError。如果输入的第二个数字是 0，则会出现 ZeroDivisionError。这里 print() 函数尝试除以 0 时，会出现零点整除错误。

What is your first number? 2
What is your second number? 3
2.0 divided by 3.0 is 0.6666666666666666

What is your first number? 2
What is your second number? '5'
You must enter a number

What is your first number? 2
What is your second number? 0
You can't divide by zero

异常处理完成后，程序会继续执行 try 语句以外的代码。在本例中，没有其他任何代码，因此程序直接结束。

【注意】：示例代码只能捕获 ZeroDivisionError 或 ValueError 异常。如果出现其他异常，则会像以前一样崩溃。你可以通过创建一个 except Exception 子句来捕获所有其他异常。然而，这种做法并不可取，因为你可能会捕获到你没有预料到的异常。最好明确地捕获异常，并自定义对异常的处理。

通过简单示例，了解Python 异常处理机制，接下去步入正题。了解更多处理异常方式；

3. Python 捕获异常常用技巧

3.1 如何捕获几种可能的 Python 异常，并执行共同的处理?

如果需要对捕获的不同异常执行不同的处理操作，那么在单独的异常子句（except）中捕获单个异常是个不错的选择。如果你发现在处理不同异常时执行了相同的操作，那么你可以在单个异常子句中处理多个异常，从而编写出更简单、更易读的代码。为此，可以在 except 语句中以元组的形式指定异常。

假设，现在需要在之前的代码中，能够在一行中同时处理两种异常（ValueError、ZeroDivisionError），重写代码如下：

try:
    first = float(input("What is your first number? "))
    second = float(input("What is your second number? "))
    print(f"{first} divided by {second} is {first / second}")
except (ValueError, ZeroDivisionError) as error:
    print("There was an error")

现在，无论捕获 ValueError 或 ZeroDivisionError 异常，都将使用相同的 except 子句来处理。当然，也可以为其他异常添加额外的 except 子句，添加方式一样。

进一步思考：虽然 except 以相同的方式安全地处理了这两个异常，但如果你想知道到底是哪个异常被触发了。显然当前的处理方式并不能做到，接下来将学习如何做到这一点。

3.2 如何识别哪个 Python 异常被捕获？

如果你比较熟悉面向对象编程概念，那么你应该知道类是一种模板，它定义了实例化对象的内容。当你的代码引发 Python 异常时，它实际上是从定义异常的类中实例化了一个对象。例如，当代码引发一个 ValueError 异常时，其实是实例化了一个 ValueError 类的实例。

虽然异常处理对面向对象编程知识要求不高，但需要了解，之所以存在不同的异常对象，是因为它们是从不同的类中实例化出来的。

现在如果我们要识别之前代码中捕获的各个异常，可以通过如下实现：

try:
    first = float(input("What is your first number? "))
    second = float(input("What is your second number? "))
    print(f"{first} divided by {second} is {first / second}")
except (ValueError, ZeroDivisionError) as error:
    print(f"A {type(error).__name__} has occurred.")

输出：
What is your first number? 2
What is your second number? 0
A ZeroDivisionError has occurred.

What is your first number? 2
What is your second number? '2'
A ValueError has occurred.

这里对异常处理做了一些改进，不仅可以捕获 ValueError 和 ZeroDivisionError 异常，同时也将捕获的异常对象赋值给一个名为 error 的变量，这样可以对其进行进一步分析；

type(): 查看异常对象类型信息；
.__name__ : 获取类名;

在看一个稍复杂点的例子：

from operator import mul, truediv

def calculate(operator, operand1, operand2):
    return operator(operand1, operand2)

try:
    first = float(input("What is your first number? "))
    second = float(input("What is your second number? "))
    operation = input("Enter either * or /: ")
    if operation == "*":
        answer = calculate(mul, first, second)
    elif operation == "/":
        answer = calculate(truediv, first, second)
    else:
        raise RuntimeError(f"'{operation}' is an unsupported operation")
except (RuntimeError, ValueError, ZeroDivisionError) as error:
    print(f"A {type(error).__name__} has occurred")
    match error:
        case RuntimeError():
            print(f"You have entered an invalid symbol: {error}")
        case ValueError():
            print(f"You have not entered a number: {error}")
        case ZeroDivisionError():
            print(f"You can't divide by zero: {error}")
else:
    print(f"{first} {operation} {second} = {answer}")

**代码说明：**通过 operator 模块包含的 mul() 和 truediv() 函数来执行乘/除运算。程序根据用户输入将函数和数字传递给 calculate() 函数，calculate() 函数调用传递给它的运算符模块函数，执行计算。现在只有输入两个数字以及 ‘/’ 或 ‘*’ 进行运算时，该函数才会起作用。

【提示】：calculate() 函数可以直接使用 '* '或 ‘/’ 操作符，不过使用 mul()/truediv() 函数可以简化代码，提高可扩展性。

如果用户输入了无效的运算符，代码将显式抛出 RuntimeError 异常。

except 块和之前一样，额外增加了 RuntimeError 异常的捕捉，在 except 块中，根据异常类型匹配打印不同的消息。

try 块没有异常，将执行 else 代码块，打印执行结果。

3.3 如何使用超类捕获 Python 多种异常？

不同异常是从不同的类中实例化出来的。这些类都属于 Python 异常类。所有 Python 异常都继承自一个名为 BaseException 的类，其中一个子类就是 Exception 类。它是本文中要学习的所有异常的超类。

Python 包含六十多种不同的异常。下图只说明了其中的几种，但它包含了本教程中要介绍的所有异常子类。事实上，这些都是你可能会遇到的一些常见异常：

如上图，Exception 是所有其他异常的超类。Exception 的子类继承了 Exception 包含的所有内容。继承主要是为了创建异常层次结构。例如：ArithmeticError 是 Exception 的子类。从代码来看，它们之间的差异可以忽略不计。再看 OSError 类的两个子类（PermissionError、FileNotFoundError）。由于 OSError 继承自 Exception，因此也是 Exception 的子类。

我们可以利用子类是其超类的变体这一事实来捕获不同的异常。如以下代码：

from os import strerror

try:
    with open("datafile.txt", mode="rt") as f:
        print(f.readlines())
except OSError as error:
    print(strerror(error.errno))

os 就是“operating system”的缩写，顾名思义， os 模块提供的就是各种 Python 程序与操作系统进行交互的接口。os.strerror() 方法用于获取与错误代码对应的错误消息。

如果名为 datafile.txt 文件存在，代码将打印该文件的内容。如果 datafile.txt 不存在，代码就会引发 FileNotFoundError。虽然只包含了一个 except 子句，看起来只能捕获 OSError，但处理程序也可以处理 FileNotFoundError，因为它实际上是一个 OSError 的子类。

如果要确定捕获的是 OSError 的哪个子类，可以使用 type(error).__name__ 来打印它的类名。然而，这对大多数用户来说也毫无意义。相反，你可以通过 .errno 属性来识别底层错误。这是操作系统生成的一个数字，提供了引发 OSError 异常的相关信息。数字本身没有意义，但其相关的错误信息会告诉你更多有关问题的信息。

例如这里，异常处理程序使用变量 error，该变量引用了 OSError 异常的子类。要查看相关的错误信息，可以将错误代码传入 os.strerror() 函数。当你打印函数的输出时，你就会知道到底哪里出错了：

本示例输出：

No such file or directory

也可以尝试以下场景，用于验证是否可以捕获 PermissionError 异常：

创建文件 datafile.txt，但确保没有访问它的权限。然后再次尝试重新运行代码，并验证代码是否识别并处理异常。

3.4 如何忽略多个 Python 异常？

【重点】contextlib.suppress()

通常，当代码遇到异常时，会想要处理它。但有时，可能需要忽略异常，以使代码正常工作。例如，从可能被其他用户锁定的文件中读取数据。

在 Python 中忽略异常的传统方法是捕获异常但不做任何处理：

try:
    with open("file.txt", mode="rt") as f:
        print(f.readlines())
except (FileNotFoundError, PermissionError):
    pass

如上示例，捕获 FileNotFoundError、PermissionError 异常后不做处理，没有任何输出且程序正常运行。但代码可读性差，程序虽然捕获异常但不做处理。

这里介绍另一种更简洁的处理方式：

要编写明确忽略异常的代码，Python 提供了一个上下文管理器。通过 contextlib 模块来实现。

from contextlib import suppress

with suppress(FileNotFoundError, PermissionError):
    with open("file.txt", mode="rt") as f:
        print(f.readlines())

通过创建上下文管理器来忽略异常。

3.5 使用异常组捕获多个 Python 异常

当使用时 try… except 时，它实际只能捕获 try 块中出现的第一个异常。如果触发多个异常，程序将在处理完第一个异常后结束。其余的异常永远不会被触发。可以通过以下代码进行验证。

exceptions = [ZeroDivisionError(), FileNotFoundError(), NameError()]
num_zd_errors = num_fnf_errors = num_name_errors = 0

try:
    for e in exceptions:
        raise e
except ZeroDivisionError:
    num_zd_errors += 1
except FileNotFoundError:
    num_fnf_errors += 1
except NameError:
    num_name_errors += 1
finally:
    print(f"ZeroDivisionError was raised {num_zd_errors} times.")
    print(f"FileNotFoundError was raised {num_fnf_errors} times.")
    print(f"NameError was raised {num_name_errors} times.")

定义包含三个异常对象的列表。异常统计计数置0。循环触发异常（当然这里并不严谨），可以看到输出：

ZeroDivisionError was raised 1 times.
FileNotFoundError was raised 0 times.
NameError was raised 0 times.

仅有一个异常被捕获处理；

但有时可能需要处理所有发生的异常。例如，在并发编程（程序同时执行多个任务）中就需要这样做。在有并发任务运行的情况下，每个任务都会引发自己的异常。从 Python 3.11 开始，支持 ExceptionGroup 对象和一个特殊子句（exceptions.except*），允许处理所有异常。

调整先前的代码，演示如何处理多个异常。使用特殊语法：except*

exceptions = [ZeroDivisionError(), FileNotFoundError(), NameError()]
num_zd_errors = num_fnf_errors = num_name_errors = 0

try:
    raise ExceptionGroup("Errors Occurred", exceptions)
except* ZeroDivisionError:
    num_zd_errors += 1
except* FileNotFoundError:
    num_fnf_errors += 1
except* NameError:
    num_name_errors += 1
finally:
    print(f"ZeroDivisionError was raised {num_zd_errors} times.")
    print(f"FileNotFoundError was raised {num_fnf_errors} times.")
    print(f"NameError was raised {num_name_errors} times.")

try 块触发一个异常对象，该对象实例化时，将包含列表内容，它会将所有异常传递给处理程序。同时为了确保处理程序可以处理所有异常，这里 except <异常> 语法替代为 except* <异常>，当触发异常时，except* 块将处理任何异常。未匹配的异常通过每个 except* 向下传递。

ZeroDivisionError was raised 1 times.
FileNotFoundError was raised 1 times.
NameError was raised 1 times.

从输出中可以看出，程序成功地处理了所有异常，并正确增加了所有三个变量值。

4. 最后

本文除了介绍Python异常，也分享了一些更微妙的功能。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-813935.html

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