[Python] 程序的异常处理

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系列专栏：Python学习
首发时间：2022年5月1日
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异常处理：try-except 语句

观察下面这段小程序：

num = eval(input("请输入一个整数："))
print(num**2)

正常输入的运行结果如下：

请输入一个整数：100
10000

当用户输入数字时，程序正常执行，如果用户输入的不是数字呢？

异常输入的运行结果如下：

请输入一个整数：abc
Traceback (most recent call last):
File “D:\pythonProject\venv\test.py”, line 1, in
num = eval(input(“请输入一个整数：”))
File “”, line 1, in
NameError: name ‘abc’ is not defined. Did you mean: ‘abs’?

可以看到，Python 解释器返回了异常信息，同时退出程序，下图具体说明了这个异常信息中各部分的含义。

Python 异常信息中最重要的部分是异常类型，它表明发生异常的原因，也是程序处理异常的依据。

Python 使用 try-except 语句实现异常处理，其基本语法格式如下：

try:
 <语句块 1>
except <异常类型>:
 <语句块 2>

语句块 1 是正常执行的程序内容，当发生异常时执行 except 保留字后面的语句块，为上述小程序增加异常处理，代码如下：

try:
    num = eval(input("请输入一个整数："))
    print(num**2)
except NameError:
    print("输入错误，请输入一个整数！")

此时异常输入的运行结果如下：

请输入一个整数：abc
输入错误，请输入一个整数！

异常和错误

编程语言的异常和错误是两个相似但不同的概念。异常和错误都可能引起程序执行错误而退出，它们属于程序没有考虑到的例外情况( exception )。然而，绝大多数不可控因素是可以预见的，例如，程序期望获得数字输入却得到了其他字符输入、打开一个不存在的文件等。这种可以预见的例外情况称为“异常”( checked exception )，异常发生后经过妥善处理可以继续执行。另外一些因为程序编码逻辑产生的不可预见的例外情况称为“错误”( unchecked exception)，错误发生后程序无法恢复执行，而且程序本不该处理这类可能的例外，例如，对于一个包含 5 个字符的字符串，程序去索引其中第 6 个元素，这种错误完全可以避免。

异常的高级用法

除了最基本的 try-except 用法，Python 异常还有一些略微高级的用法，这些方法在实际程序设计中也十分常用。

try-except 语句可以支持多个 except 语句，语法格式如下：

try:
 <语句块 1>
except <异常类型 1>:
 <语句块 2>
…
except <异常类型 N>:
 <语句块 N+1>
except:
 <语句块 N+2>

其中，第 1 到第 N 个 except 语句后面都指定了异常类型，说明这些 except 所包含的语句块只处理这些类型的异常。最后一个 except 语句没有指定任何类型， 表示它对应的语句块可以处理所有其他异常。这个过程与 if-elif-else 语句类似，是分支结构的一种表达方式，例如如下代码：

try:
    alp = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
    index = eval(input("请输入一个整数："))
    print(alp[index])
except NameError:
    print("输入错误，请输入一个整数！")
except:
    print("其他错误")

该程序将用户输入的数字作为索引从字符串 alp 中返回一个字符，当用户输入非整数字符时，except NameError 异常被捕获到，提示用户输入类型错误，当用户输入数字不在 0 和 25 之间时，异常被 except 捕获，程序打印其他错误信息，执行过程和结果如下：

请输入一个整数：abc
输入错误，请输入一个整数！
 
请输入一个整数：100
其他错误

除了 try 和 except 保留字外，异常语句还可以与 else 和 finally 保留字配合使用，语法格式如下：

try:
 <语句块 1>
except <异常类型>:
 <语句块 2>
else:
 <语句块 3>
finally:
 <语句块 4>

此处的 else 语句与 for 循环和 while 循环中的 else 一样，当 try 中的语句块 1 正常执行结束且没有发生异常时，else 中的语句块 3 执行，可以看作是对 try 语句块正常执行后的一种追加处理。finally 语句块则不同，无论 try 中的语句块 1 是否发生异常，语句块 4 都会执行，可以将程序执行语句块 1 的一些收尾工作放在这里，例如，关闭、打开文件等。

采用 else 和 finally 修改代码如下：

try:
    alp = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
    index = eval(input("请输入一个整数："))
    print(alp[index])
except NameError:
    print("输入错误，请输入一个整数！")
else:
    print("没有发生异常")
finally:
    print("程序执行完毕，不知道是否发生了异常")

程序的测试结果如下：

请输入一个整数：5
F
没有发生异常
程序执行完毕，不知道是否发生了异常
 
请输入一个整数：abc
输入错误，请输入一个整数！
程序执行完毕，不知道是否发生了异常

Python 能识别多种异常类型，但不建议读者编写程序时过度依赖 try-except 这种异常处理机制。try-except 异常一般只用来检测极少发生的情况， 例如，用户输入的合规性或文件打开是否成功等。对于前面例子中索引字符串超过范围的情况应该尽量在程序中采用if语句直接判断，而避免通过异常处理来应对这种可能发生的 “错误”。

对于面向商业应用的软件产品，稳定性和可靠性是最重要的衡量指标之一。即使这类软件产品也不会滥用 try-except 类型语句。因为采用 try-except 语句会影响代码的可读性，增加代码维护难度，因此，一般只在关键地方采用 try-except 类型语句处理可能发生的异常。建议读者结合函数设计统筹应用异常处理。更多经验还需要实践来积累。

看到最后，可能会有小伙伴想问：“ 到底什么时候该使用异常语句呢? ”

对于异常语句，程序员都是对它又爱又恨，其实，想用就用吧，用户体验好才是王道!

这次的分享就到这里啦，继续加油哦^^
有出错的地方欢迎在评论区指出来，共同进步，谢谢啦