为什么需要 try...except？

在编程中,错误是不可避免的，有些错误是由于程序员编写代码时的疏忽造成的（比如语法错误），但更多错误是在程序运行时，由于外部因素或意外情况导致的（比如用户输入了非数字内容、要读取的文件不存在、网络连接中断等）。

如果没有 try...except，当这些错误发生时，程序会立即崩溃，并显示一个 Traceback 错误信息，这在实际应用中是不可接受的，因为：

• 用户体验差：用户看到一堆看不懂的错误代码，而不是友好的提示。
• 程序不健壮：程序无法应对意外情况，非常脆弱。
• 资源无法释放：如果程序在打开文件或网络连接后崩溃，这些资源可能没有被正确关闭。

try...except 机制就是为了优雅地处理这些运行时错误，让程序在遇到问题时不会直接崩溃，而是可以执行预设的“挽救”操作，然后继续运行或优雅地退出。

try...except 的基本语法

try...except 的基本结构非常直观：

try:
    # 尝试执行的代码块
    # 你可能会预见到某些代码可能会引发错误
    ...
except ExceptionType as e:
    # try 块中发生了 ExceptionType 类型的异常，
    # 则执行这个代码块
    # e 是捕获到的异常对象
    ...

工作流程：

1. 执行 try 块：Python 解释器会尝试执行 try 语句块中的代码。
2. 检查错误：
   • try 块中的代码没有发生任何错误，程序会跳过所有 except 块，继续执行 try...except 结构后面的代码。
   • try 块中的代码发生了错误，Python 会立即停止执行 try 块中的剩余代码，然后检查这个错误是否匹配某个 except 块。
3. 处理错误：
   • 如果找到了一个匹配的 except 块（即 except 后面指定的异常类型与发生的错误类型一致），程序就会执行该 except 块中的代码。
   • 执行完 except 块后，程序会继续执行 try...except 结构后面的代码，就好像什么都没发生过一样。
   • 如果没有找到匹配的 except 块，异常会继续向上层传递，如果最终没有被捕获，程序还是会崩溃。

try...except 的核心用法

1 基本用法：捕获特定异常

这是最常见的用法,针对可能发生的特定错误类型进行捕获。

示例：处理 ZeroDivisionError（除零错误）

try:
    a = 10
    b = 0
    result = a / b
    print(f"计算结果是: {result}")
except ZeroDivisionError:
    print("错误：不能将一个数除以零！")
print("程序继续执行...")

输出：

错误：不能将一个数除以零！
程序继续执行...

如果没有 try...except，程序会在 result = a / b 这里崩溃，但现在，它捕获了 ZeroDivisionError，打印了友好的提示信息，然后继续执行。

2 捕获多个异常

你可以在一个 try 语句后跟多个 except 块，来处理不同类型的错误。

示例：处理 ValueError（值错误）和 ZeroDivisionError

try:
    # 尝试从用户输入获取一个数字
    num_str = input("请输入一个数字作为除数: ")
    divisor = int(num_str)
    result = 100 / divisor
    print(f"100 除以 {divisor} 的结果是: {result}")
except ValueError:
    # 如果用户输入的不是数字，int() 会引发 ValueError
    print("错误：您输入的不是有效的整数！")
except ZeroDivisionError:
    # 如果用户输入的是 0，会引发 ZeroDivisionError
    print("错误：除数不能为零！")
print("程序结束。")

运行情况 1 (输入 "abc"):

请输入一个数字作为除数: abc
错误：您输入的不是有效的整数！
程序结束。

运行情况 2 (输入 "0"):

请输入一个数字作为除数: 0
错误：除数不能为零！
程序结束。

3 捕获所有异常（不推荐，但需了解）

你可以使用 except: (后面不跟任何异常类型) 来捕获所有类型的异常。这通常被认为是不好的编程实践，因为它会捕获像 KeyboardInterrupt (Ctrl+C) 或 SystemExit 这样的系统退出信号，导致你无法正常终止程序。

try:
    # 一些可能出错的代码
    risky_operation()
except:
    # 会捕获所有异常
    print("发生了一个未知错误！")

更好的做法是捕获 Exception 基类： Exception 是几乎所有用户程序应该捕获的异常的基类，它不会捕获系统级的退出信号。

try:
    risky_operation()
except Exception as e:
    # 捕获所有非系统退出的异常
    print(f"发生了一个错误: {e}")

4 as 关键字：获取异常对象

使用 as e 可以将捕获到的异常对象赋值给变量 e，这样你就可以打印出更详细的错误信息，或者根据不同的错误类型执行不同的逻辑。

try:
    with open("不存在的文件.txt", "r") as f:
        content = f.read()
except FileNotFoundError as e:
    # e 是 FileNotFoundError 类型的对象
    print(f"捕获到文件未找到的异常: {e}")
    print(f"异常的参数是: {e.args}")
# 输出:
# 捕获到文件未找到的异常: [Errno 2] No such file or directory: '不存在的文件.txt'
# 异常的参数是: (2, 'No such file or directory: \'不存在的文件.txt\'')

try...except 的高级结构

try...except 还可以结合 finally 和 raise 使用，使其更加强大。

1 finally 子句

finally 块中的代码无论是否发生异常都会被执行，它通常用于执行“清理”工作，比如关闭文件、释放网络连接、释放锁等。

语法：

try:
    # 可能出错的代码
    ...
except SomeError:
    # 处理错误
    ...
finally:
    # 无论是否出错，都会执行的代码
    ...

示例：确保文件被关闭

file = None
try:
    file = open("my_file.txt", "w")
    file.write("Hello, Python!")
    # 如果在写入时磁盘满了，会引发 IOError
except IOError as e:
    print(f"写入文件时出错: {e}")
finally:
    # 无论 try 块是否成功，finally 都会确保文件被关闭
    if file:
        file.close()
        print("文件已关闭。")

2 raise 语句：手动抛出异常

raise 语句用于手动触发一个异常，这在你需要根据程序逻辑判断某个条件不满足，从而中断程序流程时非常有用。

语法： raise ExceptionType("错误信息")

示例：

def set_age(age):
    if not isinstance(age, int):
        raise TypeError("年龄必须是整数")
    if age < 0 or age > 150:
        raise ValueError("年龄必须在 0 到 150 之间")
    print(f"年龄设置为: {age}")
try:
    set_age(-5)
except (TypeError, ValueError) as e:
    print(f"无效的年龄输入: {e}")
# 输出:
# 无效的年龄输入: 年龄必须在 0 到 150 之间

最佳实践

1. “请求原谅比许可更容易”（EAFP）：这是 Python 的哲学，意思是“先尝试去做，如果失败了再处理它”（try...except），这与其他一些语言的“先检查再做”（LBYL, Look Before You Leap）风格相反，EAFP 通常更优雅、更高效。

   • EAFP (Pythonic):

     try:
         d = my_dict['key']
     except KeyError:
         # 处理 key 不存在的情况
         ...

   • LBYL (非 Pythonic):

     if 'key' in my_dict:
         d = my_dict['key']
     else:
         # 处理 key 不存在的情况
         ...

2. 只捕获你期望的异常：永远不要使用裸露的 except:，要尽可能精确地捕获你预料到的异常类型，这可以防止你意外地掩盖了真正的问题。

3. 在 except 块中做最少的事：except 块应该尽量简短，只负责记录错误、通知用户或进行恢复，不要在 except 块中写复杂的业务逻辑。

4. 使用 finally 进行资源清理：任何需要被确保执行的清理代码（如关闭文件、释放锁）都应该放在 finally 块中。

5. 提供有意义的错误信息：当你 raise 一个异常或打印错误信息时，确保信息清晰、准确，能帮助开发者快速定位问题。

掌握 try...except 是编写健壮、可靠 Python 程序的必备技能，它让你的代码能够优雅地面对不完美和意外。