Day 17：【99天精通Python】异常处理 - 让程序稳如泰山-编程实验室

Day 17：【99天精通Python】异常处理 - 让程序稳如泰山

前言

欢迎来到第17天！

在编程的世界里，不出 bug 是不可能的。即便是最顶尖的程序员，也无法保证代码永远不出错。用户可能会输入非法数据，文件可能突然被删除，网络可能会断开。

如果程序一遇到错误就直接崩溃（闪退），用户体验会非常差。异常处理 (Exception Handling)就是给程序穿上一层"防弹衣"，当意外发生时，我们能优雅地捕获错误，并给出友好的提示，而不是让程序直接挂掉。

本节内容：

什么是异常？
try...except基本结构
捕获多种异常
else和finally的作用
主动抛出异常raise
自定义异常类
实战练习

一、什么是异常 (Exception)？

异常是指程序在运行过程中发生的错误，它会打断指令的正常执行。

常见的异常类型：

SyntaxError: 语法错误（通常在运行前就会报错）。
NameError: 尝试访问一个未定义的变量。
TypeError: 类型不匹配（例如数字 + 字符串）。
ZeroDivisionError: 除数为 0。
IndexError: 列表索引越界。
KeyError: 字典中不存在该键。
FileNotFoundError: 打开不存在的文件。

二、基本语法：try…except

我们使用try块包含可能出错的代码，用except块来处理错误。

2.1 基本结构

try:# 可能会报错的代码num=int(input("请输入一个数字: "))result=10/numprint(f"计算结果:{result}")exceptZeroDivisionError:# 当发生除以0错误时执行print("错误：除数不能为0！")exceptValueError:# 当输入的不是数字时执行print("错误：请输入有效的整数！")

2.2 获取异常信息

有时我们需要知道具体的报错信息，可以使用as关键字。

try:print(1/0)exceptZeroDivisionErrorase:print(f"捕获到错误:{e}")# 捕获到错误: division by zero

2.3 捕获所有异常 (慎用)

可以使用Exception捕获所有类型的运行时错误。但通常不推荐这样做，因为这会掩盖一些意想不到的 bug（比如变量名写错）。

try:# 复杂逻辑passexceptExceptionase:print(f"发生未知错误:{e}")

三、完善结构：else 与 finally

异常处理还有两个可选的子句：else和finally。

else: 当try块没有发生异常时执行。
finally:无论是否发生异常，最终都会执行（常用于清理资源，如关闭文件、断开数据库）。

defdivision_test(x,y):try:result=x/yexceptZeroDivisionError:print("Error: 除数不能为0")else:print(f"Success: 结果是{result}")finally:print("--- 执行完毕 ---")print("第一次测试:")division_test(10,2)print("\n第二次测试:")division_test(10,0)

运行结果：

第一次测试: Success: 结果是 5.0 --- 执行完毕 --- 第二次测试: Error: 除数不能为0 --- 执行完毕 ---

四、主动抛出异常：raise

有时候，并不是代码出错了，而是业务逻辑不满足，我们需要主动报错，通知调用者。这时使用raise关键字。

defset_age(age):ifage<0orage>150:# 主动抛出一个值错误raiseValueError("年龄必须在 0 到 150 之间")print(f"年龄设置为:{age}")try:set_age(200)exceptValueErrorase:print(f"设置失败:{e}")

五、自定义异常

虽然 Python 内置了很多异常，但在大型项目中，为了更清晰地表达业务错误，我们通常会自定义异常类。只需要继承Exception类即可。

# 定义一个"余额不足"异常classInsufficientFundsError(Exception):passclassBankAccount:def__init__(self,balance):self.balance=balancedefwithdraw(self,amount):ifamount>self.balance:# 抛出自定义异常raiseInsufficientFundsError(f"余额不足！当前:{self.balance}, 需要:{amount}")self.balance-=amountprint(f"取款成功，剩余:{self.balance}")account=BankAccount(100)try:account.withdraw(200)exceptInsufficientFundsErrorase:print(f"交易拒绝:{e}")

六、实战练习

练习1：健壮的整数输入器

编写一个函数get_integer(prompt)，循环提示用户输入内容，直到用户输入一个合法的整数为止。

defget_integer(prompt):whileTrue:user_input=input(prompt)try:value=int(user_input)returnvalue# 成功转换，返回结果并退出循环exceptValueError:print(f"输入无效：'{user_input}' 不是一个整数，请重试。")# 测试age=get_integer("请输入你的年龄: ")print(f"你的年龄是:{age}")

练习2：安全的文件读取

编写一个程序读取文件，如果文件不存在，提示用户；如果文件编码错误，也提示用户；无论如何最后都要打印"操作结束"。

defsafe_read(filename):try:withopen(filename,"r",encoding="utf-8")asf:print(f.read())exceptFileNotFoundError:print(f"错误: 文件 '{filename}' 未找到。")exceptUnicodeDecodeError:print(f"错误: 文件 '{filename}' 编码格式不对，无法读取。")exceptExceptionase:print(f"发生未知错误:{e}")finally:print("--- 读取操作结束 ---")# 测试safe_read("not_exist.txt")

七、常见问题

Q1：`try`块里应该放多少代码？

越少越好。只把可能报错的那几行关键代码放进去。如果在try里放了几百行代码，一旦报错，你很难定位到底是哪一行出了问题。

Q2：`except`可以不写类型吗？

可以写except:，但这等同于捕获所有异常（包括Ctrl+C中断）。这是一种极坏的编程习惯，强烈建议至少写except Exception:。

Q3：`return`和`finally`谁先执行？

如果try块中有return，finally会在return之前执行。千万不要在finally里面写return，否则会覆盖掉原本的返回值。

八、小结

关键要点：

预判错误：用try...except包裹可能出错的代码。
精准捕获：尽量指定具体的异常类型（如ValueError），避免使用笼统的Exception。
善后处理：资源释放（如关闭文件）一定要放在finally中。
业务逻辑：不满足条件时，可以用raise主动中断程序。

九、课后作业

简易除法器：编写程序接收两个用户输入的数字进行除法运算。需要处理：输入非数字、除数为0、以及未知错误。
列表越界保护：编写一个函数safe_get(lst, index)，接收列表和索引。如果索引有效，返回对应的元素；如果索引越界，捕获IndexError并返回None（而不是报错）。
用户注册系统：定义一个register(username, password)函数。
- 如果用户名长度小于3，抛出自定义异常UsernameTooShortError。
- 如果密码长度小于6，抛出自定义异常PasswordTooShortError。
- 编写调用代码，捕获并打印这些错误。

下节预告

Day 18：常用内置模块 (JSON, Datetime, Random)- 之前简单提过标准库，明天我们将深入讲解开发中最离不开的几个模块，学会处理时间、数据交换和随机事件。

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