一、认识异常：程序运行中的“意外事件”
在编写Python程序时，即使代码语法完全正确，运行过程中也可能遭遇各种意外情况。这些意外被称为异常，它们会打断程序的正常执行流程。例如，当我们尝试打开一个不存在的文件、用0作为除数进行除法运算，或者对不兼容的数据类型执行操作时，Python解释器就会抛出异常。
1.1 常见内置异常类型
Python提供了丰富的内置异常类，理解这些基础类型是掌握异常处理的第一步：
① ZeroDivisionError ：当尝试除以0时触发。例如：
result = 5 / 0 # 立即引发ZeroDivisionError
② FileNotFoundError ：使用 open() 函数打开不存在的文件时出现。例如：
f = open('nonexistent.txt', 'r') # 找不到文件会引发此异常
③ TypeError ：操作或函数作用于不匹配的数据类型。例如：
text = "hello"
length = len(text) + 10 # 正确，但 len(text) + "10" 会引发TypeError
④ ValueError ：数据的值不符合预期格式。例如：
num = int("abc") # 无法转换为整数，引发ValueError
1.2 异常的本质：特殊对象
每个异常都是一个对象，继承自内置的 BaseException 类。当异常发生时，Python会创建一个对应类型的异常对象，并沿着调用栈向上传递，直到被捕获或导致程序终止。例如， ZeroDivisionError 异常对象包含了错误类型和发生错误的上下文信息。
二、基础异常处理：try - except语句
2.1 基础语法结构
try - except 是Python处理异常的核心语句，其结构如下：
try:
# 可能引发异常的代码块
pass
except ExceptionType:
# 捕获到指定类型异常时执行的代码
pass
① try 块：放置可能产生异常的代码，例如文件操作、数据转换等。
② except 块：用于捕获并处理特定类型的异常。如果 try 块中的代码引发异常，程序会立即跳转到对应的 except 块执行。
2.2 简单示例
以文件读取为例：
try:
file = open('test.txt', 'r')
content = file.read()
file.close()
except FileNotFoundError:
print("文件不存在")
在这个例子中：
1. try 块尝试打开并读取 test.txt 文件。
2. 如果文件不存在， open() 函数会引发 FileNotFoundError 异常。
3. 程序跳转到 except 块，打印“文件不存在”，避免程序崩溃。
2.3 捕获多个异常类型
可以使用多个 except 块处理不同类型的异常：
try:
num = int(input("请输入一个整数："))
result = 10 / num
except ValueError:
print("输入的不是有效的整数")
except ZeroDivisionError:
print("除数不能为0")
这里分别捕获了 ValueError （输入非整数）和 ZeroDivisionError （输入0作为除数），提供更细致的错误反馈。
三、扩展异常处理：else与finally子句
3.1 else子句：无异常时执行
else 子句紧跟在 except 块之后，仅在 try 块未引发任何异常时执行：
try:
num = int("10")
except ValueError:
print("转换失败")
else:
print(f"转换后的整数是：{num}") # 仅当try块无异常时执行
else 子句常用于分离正常逻辑和异常处理逻辑，让代码结构更清晰。
3.2 finally子句：无论如何都会执行
finally 子句用于确保某些代码始终被执行，无论 try 块是否引发异常：
file = None
try:
file = open('test.txt', 'r')
data = file.read()
except FileNotFoundError:
print("文件未找到")
finally:
if file:
file.close() # 确保文件资源被释放
在Python 3.4+中，推荐使用 with 语句替代手动 finally 块关闭文件：
try:
with open('test.txt', 'r') as file:
data = file.read()
except FileNotFoundError:
print("文件未找到")
with 语句会自动管理资源的打开和关闭，相当于隐式的 finally 操作。
四、自定义异常：贴合业务需求
4.1 为什么需要自定义异常
内置异常适用于通用错误，但在实际项目中，我们常需根据业务逻辑定义专属异常。例如在用户注册系统中，可能需要处理“用户名已存在”“密码格式错误”等特定问题，此时自定义异常能让错误处理更清晰。
4.2 定义和使用自定义异常
自定义异常类通常继承自 Exception 类或其子类：
class UsernameExistsError(Exception):
pass
def register_user(username):
existing_usernames = ["user1", "user2"]
if username in existing_usernames:
raise UsernameExistsError(f"用户名 {username} 已存在")
print(f"用户 {username} 注册成功")
try:
register_user("user1")
except UsernameExistsError as e:
print(e)
步骤解析：
1. 定义 UsernameExistsError 类继承自 Exception 。
2. register_user 函数在检测到用户名重复时，使用 raise 语句抛出异常。
3. 外层通过 try - except 捕获并处理该异常。
五、常见问题与解决方案
5.1 问题一：捕获所有异常（过于宽泛）
问题描述：使用 except: 捕获所有异常，包括程序逻辑错误和系统退出异常（如 KeyboardInterrupt ），导致错误难以排查。
错误示例：
try:
result = 1 / 0
except:
print("发生了错误") # 无法区分具体错误类型
解决方案：明确指定异常类型，或使用多个 except 块分别处理：
try:
result = 1 / 0
except ZeroDivisionError:
print("除数不能为0")
5.2 问题二：异常丢失
问题描述：异常在函数调用链中未被正确传递或处理，导致无法定位问题根源。
错误示例：
def inner_function():
return 1 / 0
def outer_function():
try:
inner_function()
except:
pass # 异常被“吃掉”，无法定位问题
outer_function()
解决方案：使用 raise 重新抛出异常，或记录日志后再处理：
def inner_function():
try:
return 1 / 0
except ZeroDivisionError:
raise # 重新抛出异常
def outer_function():
try:
inner_function()
except ZeroDivisionError:
print("捕获到内层函数的除零异常")
outer_function()
5.3 问题三：性能损耗
问题描述：频繁使用异常处理会因栈回溯等操作影响性能。
解决方案：优先使用条件判断避免异常，仅对真正不可预测的错误使用异常处理。例如：
divisor = 0
if divisor != 0:
result = 10 / divisor
else:
print("除数不能为0")
六、总结：打造健壮的程序
掌握异常处理是编写可靠Python程序的关键。通过 try - except 捕获异常、 else 和 finally 细化逻辑、自定义异常适配业务，再结合对常见问题的规避，我们能够让程序在面对意外时优雅应对，而不是突然崩溃。记住：异常处理不是万能药，合理的逻辑设计才是减少异常的根本。
