python——异常

Python 中的异常及继承关系

在 Python 中，异常用于表示程序在运行过程中遇到的错误，所有异常类最终都继承自 BaseException。通过异常处理，我们可以捕获和处理这些错误，避免程序崩溃。

Python 异常继承关系图

BaseException+-- SystemExit+-- KeyboardInterrupt+-- GeneratorExit+-- Exception+-- StopIteration+-- StopAsyncIteration+-- ArithmeticError|    +-- FloatingPointError|    +-- OverflowError|    +-- ZeroDivisionError+-- AssertionError+-- AttributeError+-- BufferError+-- EOFError+-- ImportError|    +-- ModuleNotFoundError+-- LookupError|    +-- IndexError|    +-- KeyError+-- MemoryError+-- NameError|    +-- UnboundLocalError+-- OSError|    +-- BlockingIOError|    +-- ChildProcessError|    +-- ConnectionError|    |    +-- BrokenPipeError|    |    +-- ConnectionAbortedError|    |    +-- ConnectionRefusedError|    |    +-- ConnectionResetError|    +-- FileExistsError|    +-- FileNotFoundError|    +-- InterruptedError|    +-- IsADirectoryError|    +-- NotADirectoryError|    +-- PermissionError|    +-- ProcessLookupError|    +-- TimeoutError+-- ReferenceError+-- RuntimeError|    +-- NotImplementedError|    +-- RecursionError+-- SyntaxError|    +-- IndentationError|         +-- TabError+-- SystemError+-- TypeError+-- ValueError|    +-- UnicodeError|         +-- UnicodeDecodeError|         +-- UnicodeEncodeError|         +-- UnicodeTranslateError+-- Warning+-- DeprecationWarning+-- PendingDeprecationWarning+-- RuntimeWarning+-- SyntaxWarning+-- UserWarning+-- FutureWarning+-- ImportWarning+-- UnicodeWarning+-- BytesWarning+-- EncodingWarning+-- ResourceWarning

1. BaseException 类

BaseException 是所有异常的基类，所有 Python 异常都从它继承。通常，不建议直接捕获 BaseException，而应捕获其子类。

1.1 SystemExit（不建议捕获）

• 说明：当调用 sys.exit() 以退出程序时，抛出此异常。
• 捕获建议：不建议捕获，因为它表示程序要正常退出。
• 示例：

import sys
try:sys.exit()
except SystemExit:print("程序退出")

1.2 KeyboardInterrupt（不建议捕获）

• 说明：当用户按下 Ctrl+C 终止程序时，会抛出此异常。
• 捕获建议：可以捕获，但通常用于自定义处理程序中断。
• 示例：

try:while True:pass
except KeyboardInterrupt:print("用户中断程序")

1.3 GeneratorExit（不建议捕获）

• 说明：当生成器关闭时抛出，通常在 yield 生成器对象调用 close() 时触发。
• 捕获建议：不建议捕获，通常由系统自动处理。
• 示例：

def my_generator():try:yield 1finally:print("生成器关闭")gen = my_generator()
next(gen)
gen.close()

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2. Exception 类（可以捕获）

Exception 是用户代码中常见异常的基类，大部分可捕获的异常都继承自它。

2.1 StopIteration 和 StopAsyncIteration

• 说明：当迭代器或异步迭代器到达结尾时抛出，通常由 for 循环隐式捕获。
• 捕获建议：一般不需要手动捕获。

示例：

my_iter = iter([1, 2, 3])
try:while True:print(next(my_iter))
except StopIteration:print("迭代结束")

2.2 ArithmeticError 及其子类

• 说明：算术运算错误的基类。
• 捕获建议：可以捕获，用于处理算术错误。

ZeroDivisionError

• 说明：除数为零时抛出。
• 示例：

try:result = 1 / 0
except ZeroDivisionError:print("不能除以零")

OverflowError

• 说明：当数值运算结果超出表示范围时抛出。

FloatingPointError

• 说明：浮点运算出错时抛出，较少见。

2.3 AssertionError

• 说明：断言语句失败时抛出。
• 捕获建议：可以通过 try-except 捕获，但应谨慎使用断言。

示例：

try:assert 1 == 2
except AssertionError:print("断言失败")

2.4 AttributeError

• 说明：尝试访问对象不存在的属性时抛出。

示例：

try:obj = Noneobj.some_method()
except AttributeError:print("对象没有这个属性")

2.5 BufferError

• 说明：缓冲区操作失败时抛出。
• 捕获建议：适用于处理低级别内存操作错误。

2.6 EOFError

• 说明：当读取到文件末尾但无法返回任何数据时抛出。
• 捕获建议：适用于文件或输入流操作。

2.7 ImportError 及其子类

• 说明：导入模块失败时抛出。

ModuleNotFoundError

• 说明：模块未找到时抛出。

示例：

try:import non_existent_module
except ImportError:print("模块导入失败")

2.8 LookupError 及其子类

• 说明：查找操作失败时的基类。

IndexError

• 说明：列表、元组或其他序列访问越界时抛出。

KeyError

• 说明：字典中查找不存在的键时抛出。

示例：

my_dict = {"name": "Alice"}
try:print(my_dict["age"])
except KeyError:print("键不存在")

2.9 MemoryError

• 说明：内存不足时抛出。

2.10 NameError 及其子类

• 说明：当尝试访问未定义的变量时抛出。

UnboundLocalError

• 说明：在函数中使用尚未赋值的局部变量时抛出。

示例：

try:print(undefined_var)
except NameError:print("变量未定义")

2.11 OSError 及其子类

• 说明：系统相关的错误，例如文件和网络操作失败。
• 捕获建议：适用于文件系统、网络等 I/O 操作。

常见子类：

• FileNotFoundError：文件未找到。
• PermissionError：权限不足。
• TimeoutError：操作超时。

示例：

try:with open("non_existent_file.txt", "r") as f:pass
except FileNotFoundError:print("文件未找到")

2.12 ReferenceError

• 说明：弱引用被垃圾回收后访问无效对象时抛出。

2.13 RuntimeError 及其子类

• 说明：运行时错误的基类。

NotImplementedError

• 说明：尚未实现的方法抛出此异常。

2.14 SyntaxError 及其子类

• 说明：Python 语法错误时抛出。

IndentationError

• 说明：缩进错误。

TabError

• 说明：混合使用空格和 Tab 导致的错误。

2.15 TypeError

• 说明：操作或函数应用于不适当类型时抛出。

示例：

try:print(1 + "a")
except TypeError:print("类型错误")

2.16 ValueError 及其子类

• 说明：操作或函数接收到具有正确

类型但不合理的参数时抛出。

UnicodeError 及其子类

• 说明：与 Unicode 编码相关的错误。

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3. Warning 类及其子类（可以捕获）

• 说明：Warning 类表示非致命错误，通常用于提示潜在问题，不会中断程序的执行。尽管它们不会自动抛出，但可以通过 warnings 模块生成和捕获警告。
• 捕获建议：可以捕获，通过 warnings.catch_warnings() 实现对警告的捕获。

常见子类：

• DeprecationWarning：提示某个功能即将被废弃。
• PendingDeprecationWarning：类似 DeprecationWarning，但仅用于将来废弃的功能。
• RuntimeWarning：运行时的一般警告。
• SyntaxWarning：语法问题的警告。
• UserWarning：用户代码产生的警告。
• FutureWarning：将来版本会改变行为的警告。
• ImportWarning：导入模块时发生问题的警告。
• UnicodeWarning：Unicode 相关问题的警告。
• BytesWarning：字节相关问题的警告。
• EncodingWarning：编码相关问题的警告。
• ResourceWarning：资源管理问题的警告（例如文件没有正确关闭）。

示例：

import warningsdef deprecated_function():warnings.warn("该函数将被废弃", DeprecationWarning)try:warnings.simplefilter("error", DeprecationWarning)deprecated_function()
except DeprecationWarning:print("捕获到废弃警告")

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捕获异常总结表格

异常类型	是否可以捕获	说明	示例
BaseException	否	所有异常的基类，通常不应直接捕获。	-
SystemExit	否	表示程序正常退出，通常不应捕获。	-
KeyboardInterrupt	否	用户按 Ctrl+C 终止程序，通常不应捕获。	-
GeneratorExit	否	生成器关闭时抛出，不应捕获。	-
Exception	是	大部分用户代码中的异常，常见的基类，可以捕获。	try: ... except Exception:
StopIteration	否	迭代器结束时抛出，不应捕获。	-
StopAsyncIteration	否	异步迭代器结束时抛出，不应捕获。	-
ArithmeticError	是	算术运算错误的基类。	捕获 ZeroDivisionError, OverflowError, FloatingPointError
ZeroDivisionError	是	除数为零时抛出。	try: 1 / 0 except ZeroDivisionError:
OverflowError	是	数值超出范围时抛出。	try: math.exp(1000) except OverflowError:
FloatingPointError	是	浮点运算错误时抛出。	-
AssertionError	是	断言失败时抛出。	try: assert 1 == 2 except AssertionError:
AttributeError	是	尝试访问不存在的对象属性时抛出。	try: obj.some_method() except AttributeError:
BufferError	是	缓冲区操作失败时抛出。	-
EOFError	是	读取到文件末尾但无法返回数据时抛出。	try: input() except EOFError:
ImportError	是	模块导入失败时抛出。	try: import non_existent_module except ImportError:
ModuleNotFoundError	是	模块未找到时抛出。	try: import non_existent_module except ModuleNotFoundError:
LookupError	是	查找操作失败的基类。	捕获 IndexError, KeyError
IndexError	是	序列访问越界时抛出。	try: lst[100] except IndexError:
KeyError	是	字典查找不存在的键时抛出。	try: dct["key"] except KeyError:
MemoryError	是	内存不足时抛出。	-
NameError	是	访问未定义的变量时抛出。	try: print(undefined_var) except NameError:
UnboundLocalError	是	使用未赋值的局部变量时抛出。	-
OSError	是	系统级错误的基类，捕获文件和网络相关的错误。	捕获 FileNotFoundError, PermissionError, TimeoutError
BlockingIOError	是	非阻塞操作没有立即完成时抛出。	-
FileNotFoundError	是	文件未找到时抛出。	try: open("file.txt") except FileNotFoundError:
PermissionError	是	文件权限不足时抛出。	try: open("file.txt", "w") except PermissionError:
TimeoutError	是	操作超时时抛出。	-
ReferenceError	是	访问垃圾回收后的弱引用时抛出。	-
RuntimeError	是	运行时错误的基类。	try: raise RuntimeError("错误") except RuntimeError:
NotImplementedError	是	未实现的方法被调用时抛出。	-
RecursionError	是	递归深度超出限制时抛出。	try: def f(): f() except RecursionError:
SyntaxError	否	语法错误时抛出，编译时错误。	-
IndentationError	否	缩进错误时抛出。	-
TabError	否	混合使用 Tab 和空格时抛出。	-
SystemError	否	Python 解释器内部错误。	-
TypeError	是	操作或函数应用于不适当类型时抛出。	try: 1 + "a" except TypeError:
ValueError	是	函数接收到具有正确类型但不合理的参数时抛出。	try: int("abc") except ValueError:
UnicodeError	是	Unicode 编码相关错误的基类。	捕获 UnicodeDecodeError, UnicodeEncodeError, UnicodeTranslateError
Warning	是	可通过 warnings.catch_warnings() 捕获。	try: warnings.warn("警告", UserWarning) except Warning:

Python 中的异常处理

在 Python 中，异常处理通过 try、except、else 和 finally 四个关键字实现。这种机制让程序能够捕获并处理异常，避免程序崩溃，或在发生异常后执行一些清理操作。

1. try...except 基本结构

最基础的异常处理结构是 try...except，用来捕获特定类型的异常。

try:# 可能发生异常的代码x = 1 / 0
except ZeroDivisionError:  # 捕获指定异常类型print("ZeroDivisionError: Division by zero!")

• try: 包含可能发生异常的代码。
• except: 捕获并处理特定的异常。可以捕获多种类型的异常或所有异常。

2. 捕获多个异常

可以在一个 try 语句块中捕获多种异常。

try:x = int("abc")
except (ValueError, TypeError):  # 捕获多个异常print("Caught ValueError or TypeError!")

3. 捕获所有异常

使用 except Exception 可以捕获所有继承自 Exception 的异常，但不推荐这样做，因为会忽略具体的错误类型。

try:x = 1 / 0
except Exception as e:  # 捕获所有 Exception 类型的异常print(f"Caught an exception: {e}")

4. else 子句

else 子句在没有发生异常时执行，用于确保当 try 语句中的代码成功时执行某些操作。

try:x = 1 / 1
except ZeroDivisionError:print("Division by zero!")
else:print("No exception, division successful!")

5. finally 子句

finally 子句无论是否发生异常都会执行，常用于清理资源，例如关闭文件或数据库连接。

try:f = open("file.txt", "r")
except FileNotFoundError:print("File not found!")
finally:print("This block will always execute")if 'f' in locals():f.close()

6. 自定义异常处理

自定义异常处理结合 raise 语句可以手动抛出异常，也可以捕获并处理这些自定义异常。

class CustomError(Exception):passtry:raise CustomError("Something went wrong")
except CustomError as e:print(f"Caught custom exception: {e}")

7. 处理多个异常的结构

可以同时使用 try...except...else...finally，让代码更具健壮性。

try:num = int(input("Enter a number: "))result = 10 / num
except ValueError:print("ValueError: Please enter a valid number.")
except ZeroDivisionError:print("ZeroDivisionError: Division by zero.")
else:print(f"Division successful: {result}")
finally:print("Cleaning up resources.")

常见场景总结

• 捕获特定异常: 根据具体的错误类型捕获和处理，以提供准确的错误信息。
• 清理资源: 在 finally 块中关闭文件、释放数据库连接等。
• 输入验证: 使用 try...except 处理用户输入错误。

异常处理的总结表格

异常处理关键字	描述	使用场景
try	包含可能抛出异常的代码	用于包围可能出错的代码段
except	捕获并处理指定的异常	根据不同异常类型处理不同的错误
else	当 try 块没有抛出异常时执行	只在没有异常时执行后续代码
finally	无论是否发生异常，都会执行	清理资源，如关闭文件或网络连接

通过合理使用这些结构，Python 程序能够更健壮地应对错误，并保证在发生异常后进行清理工作。