异常发生时，程序会怎样继续执行？

小象实战讲义 · Python 编程从入门到实践

在编写程序时，难免会遇到一些意外情况，比如打开一个不存在的文件，或者进行不合法的计算（如除以零）。如果程序直接崩溃，显然不是我们想要的结果。本节学习的异常处理，就是让程序在遇到错误时能够“体面地”应对，而不是直接停止。这是编写健壮程序的关键一环，也是从“基础语法”迈向“实用编程”的重要一步。

💡 核心导读

• 异常是什么：程序执行时因非法操作或主动触发而抛出的错误信号。
• 如何捕获异常：使用 try...except 结构，捕获特定或所有类型的异常，并执行相应的处理逻辑。
• 获取异常信息：通过 as 关键字将异常对象赋值给变量，可以打印或分析具体的错误信息。
• 确保资源释放：使用 finally 关键字，无论是否发生异常，都会执行其中的代码，常用于关闭文件等资源清理工作。
• 异常的传递：函数内抛出的异常会一层层向上传递，直到被某个调用者的 try...except 捕获。

异常的产生与抛出

程序运行中，当 Python 解释器遇到无法处理的错误时，就会主动抛出（raise）一个异常。异常一旦抛出，程序会立即中断当前流程，后续代码将不会被执行。

异常的产生主要有两种方式：

1. 由解释器自动抛出：例如执行非法操作（除以零、访问未定义的变量、打开不存在的文件等）。
2. 由程序主动抛出：使用 raise 关键字，可以主动触发一个异常。

# 示例一：捕获由非法操作（除以零）引发的异常
try:
    result = 1 / 0  # 这行会引发 ZeroDivisionError
except ZeroDivisionError:
    print("捕获到 ZeroDivisionError: 除数不能为零")

# 示例二：捕获由主动 raise 引发的异常
try:
    print("Hello One")
    raise Exception("这里发生了一个自定义错误")  # 主动抛出异常
    print("Hello Two")  # 这行不会被执行
except Exception as e:
    print("捕获到异常: {}".format(e))

捕获到 ZeroDivisionError: 除数不能为零
Hello One
捕获到异常: 这里发生了一个自定义错误

可以看到，无论是自动还是主动抛出的异常，都会中断 raise 语句之后的代码。Python 内置函数（如 open()）在内部遇到错误时，本质上也是通过 raise 将异常抛给我们的。

捕获并处理异常

我们使用 try...except 结构来捕获并处理异常，防止程序直接崩溃。

捕获特定异常，并获取错误信息

将可能出错的代码放在 try: 代码块中。如果其中发生了异常，Python 会尝试匹配 except 后面指定的异常类型；匹配成功，就执行对应的 except 块中的处理代码。使用 except 异常类型 as 变量名，还能把异常对象保存到变量里，打印或记录具体的错误信息。下面用不依赖本地文件的例子演示（比如打开不存在的文件会触发 FileNotFoundError，思路完全相同）。

# 1) 捕获特定异常，并用 as 取出异常对象
try:
    number = int("abc")  # 触发 ValueError
except ValueError as err:
    print("异常类型:", type(err).__name__)
    print("异常信息:", err)

# 2) 一个 except 捕获多种异常类型
try:
    result = 1 / 0
except (ValueError, ZeroDivisionError) as error:
    print("捕获到了异常:", error)

# 3) 用 except Exception 兜底，捕获前面没有处理的其他异常
num = 0  # 模拟用户输入了 0（原程序用 input() 读取）
try:
    result = 1 / num
except ValueError:
    print("输入的不是数字，这是预期内的错误。")
except Exception as err:
    print("发生了未预期的错误: {}".format(err))

异常类型: ValueError
异常信息: invalid literal for int() with base 10: 'abc'
捕获到了异常: division by zero
发生了未预期的错误: division by zero

通常用 except Exception: 兜底处理前面没有捕获到的“意料之外”的错误。

匹配顺序：Python 会从上到下依次检查 except 块，执行第一个匹配到的异常类型对应的代码块。因此，通常将更具体的异常类型放在前面，将 except Exception: 放在最后。

无论如何都要执行的 finally

finally 块中的代码无论是否发生异常，无论异常是否被捕获，最终都会被执行。这使其成为进行资源清理（如关闭文件、释放网络连接）的理想场所。

import io

resource = None  # 预先声明变量
try:
    resource = io.StringIO("异常处理演示")  # 用一个内存资源代替文件，避免依赖本地文件
    print("读取内容:", resource.read())
    raise ValueError("读取过程中出现了问题")  # 模拟处理过程中抛出的异常
except ValueError as error:
    print("捕获到异常: {}".format(error))
finally:
    print("执行 finally 块")
    if resource:  # 检查资源是否被成功创建（不是 None）
        resource.close()
        print("资源已关闭")

读取内容: 异常处理演示
捕获到异常: 读取过程中出现了问题
执行 finally 块
资源已关闭

在上面的例子中，try 块里主动抛出了异常，但 finally 依然会执行，从而保证资源一定被清理。

异常在函数调用中的传递

异常具有传递性。当一个函数内部抛出异常且未被捕获时，这个异常会沿着调用链向上“冒泡”，传递给它的调用者。如果调用者也没有捕获，则继续向上，直到被某个 try...except 捕获，或者传递到程序最顶层导致程序崩溃。

def inner_function():
    print("------inner_function-1------")
    print(undefined_variable)  # 这里会抛出 NameError
    print("------inner_function-2------")  # 这行不会执行

def outer_function():
    try:
        print("------outer_function-1------")
        inner_function()  # 调用内部函数
        print("------outer_function-2------")  # 因为内部函数抛出异常，这行不会执行
    except Exception as error:
        print("在 outer_function 中捕获到了异常: {}".format(error))
    print("------outer_function-3------")  # 异常被捕获后，程序继续执行

outer_function()

------outer_function-1------
------inner_function-1------
在 outer_function 中捕获到了异常: name 'undefined_variable' is not defined
------outer_function-3------

这个特性使得我们可以在合适的层级（比如主逻辑或调用者）集中处理错误，而不必在每个可能出错的低级函数中都写 try...except。

📝 动手练一练

1. 编写一个安全的除法计算器：要求用户输入两个数字，计算它们的商。使用异常处理来应对用户输入非数字、除数为零等情况，并给出友好的提示信息。

# 注意：这里使用固定值演示。实际运行时可将 fixed_a, fixed_b 替换为 input()
fixed_a = "10"  # 模拟用户输入，实际应为 input("请输入被除数: ")
fixed_b = "0"   # 模拟用户输入，实际应为 input("请输入除数: ")

try:
    a = float(fixed_a)
    b = float(fixed_b)
    result = a / b
    print("{} / {} = {}".format(a, b, result))
except ValueError:
    print("错误：请输入有效的数字。")
except ZeroDivisionError:
    print("错误：除数不能为零。")

错误：除数不能为零。

常见错误

小结

1. 异常是程序运行时发生的错误信号，会中断正常执行流程。
2. 使用 try: 包裹可能出错的代码，用 except 异常类型: 来捕获并处理特定异常。
3. 通过 except ... as err 可以获取异常对象，查看具体错误信息。
4. 一个 try 可对应多个 except，按顺序匹配。except Exception: 可捕获所有未被前面处理的其他异常。
5. finally: 块中的代码无论是否发生异常都会执行，常用于资源清理。
6. 函数内未被捕获的异常会向上一层层的调用者传递，直到被捕获或程序崩溃。

📋 行动清单

• 将本节所有示例代码手动输入并运行一遍，观察异常被捕获前后的程序输出差异。
• 修改“捕获多种异常”的示例，尝试触发 NameError，观察输出变化。
• 编写一个小程序，用 try...except...finally 演示：无论 try 里是否出错，finally 中的清理动作都会执行。

—— 小象教研组