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day 25 异常处理

article/2025/7/14 20:52:55

异常处理机制

Python 的异常处理机制赋予程序强大的容错能力。当程序在运行时遇到意外情况（即异常），它不会直接崩溃，而是可以被设计成优雅地处理错误，或继续执行后续逻辑，或按可控方式结束。

在异常发生时，Python 会创建一个异常对象 (exception object)，通常是Exception类的子类实例。不同类型的异常对应不同子类，像除零操作会引发ZeroDivisionError异常对象，文件读取失败会产生FileNotFoundError异常对象。

1、try-except-else-finally语句

try 块：包含可能触发异常的代码。程序会先尝试执行try块内的代码。例如，进行文件读取操作时，文件可能不存在，就可将文件读取代码置于try块中。
except 块：若try块中的代码引发特定类型的异常（或未指定类型时的任何异常），则执行该块代码。捕获异常时，最好指定具体异常类型，这样能针对性处理不同错误。
else 块（可选）：当try块中的代码未发生任何异常时，执行此块代码。它用于分离主要操作与操作成功后的后续步骤，让try块更专注于可能出错部分。

finally 块（可选）：无论try块中是否发生异常，此块代码总会执行。常被用于资源清理，如关闭文件、释放数据库连接等。
- 模型训练状态记录：模型训练可能非常耗时，如果中途因为各种原因（如内存溢出 OOM、手动中断、硬件故障）停止，希望记录下中断的状态，方便后续恢复。
- 全局状态恢复：恢复全局状态或配置，如果程序在运行过程中修改了全局变量或配置文件，在异常处理结束后，需要恢复到之前的状态或配置。
- 数据库连接关闭：关闭数据库连接，防止资源泄漏。
- 计算资源释放：确保计算资源在使用完毕后被释放，供其他进程或任务使用。
- 资源保存与文件关闭：无论训练成功、失败还是中途被打断，都确保日志文件被正确关闭，避免数据丢失或文件损坏。例如，使用with语句来自动管理文件资源（with open语句），with语句本身就隐式地使用了类似finally的机制。

与 if - elif - else 结构不同，if - elif - else 只有一个代码块会执行，而try - except - else中，try成功则 try块与else块都执行，try失败则执行try块出错前代码及匹配的except块代码（else块不执行）。

2、一些异常报错类型

SyntaxError（语法错误）

原因：代码不符合 Python 的语法规则，解释器在尝试解析代码时就会失败。这种错误在程序运行之前就会被检测到。

示例：

print("--- 1. SyntaxError ---")
# 示例 a: 缺少冒号
# def my_function()
#     print("Hello")# 示例 b: 非法表达式
# x = 5 +
# print(x)# 请在演示时逐个取消注释并运行，观察错误

NameError（名称错误）

原因：尝试使用一个未被定义的变量、函数或对象的名称。

示例：

# 示例 a: 变量未定义
# print(some_undefined_variable)

TypeError（类型错误）

原因：对一个不支持该操作的数据类型执行了某个操作或函数。

示例：

# print("Age: " + 25) # 字符串和整数
# my_number = 10
# my_number() # 尝试像函数一样调用一个整数

ValueError（值错误）

原因：函数接收到的参数类型正确，但其值不合适或无效。

示例：

# my_string = "12.34.56"
# number = float(my_string) # '12.34.56' 不是一个有效的浮点数表示

IndexError（索引错误）

原因：尝试访问序列（如列表、元组、字符串）中一个不存在的索引。

示例：

# data = ("apple", "banana")
# print(data[2])

KeyError（键错误）

原因：尝试访问字典中一个不存在的键。

示例：

# student_grades = {"math": 90, "science": 85}
# print(student_grades["history"])

AttributeError（属性错误）

原因：尝试访问一个对象没有的属性或方法。

示例：

# 示例a
# a_string = "hello"
# print(a_string.length) # 字符串长度用 len(a_string)，不是 .length 属性# 示例b
# import numpy as np
# arr = np.array([1,2,3])
# print(arr.non_existent_attribute)

ZeroDivisionError（除零错误）

原因：尝试将一个数字除以零。

示例：

# result = 10 / 0
# result

FileNotFoundError（文件未找到错误）

原因：尝试打开一个不存在的文件（通常是在读模式下），或者路径不正确。

示例：

# import pandas as pd
# data = pd.read_csv("hh.csv")

ModuleNotFoundError（导入错误）

原因：尝试导入一个不存在的模块，或者模块存在但其中的特定名称找不到，Python 的模块加载器找不到这个模块。此时通常需要安装对应的库；如果是自定义的模块，则需配置好对应的路径。

# import hhh

当代码出现这类错误时，程序会立即停止执行，并打印出一个 “traceback”（回溯信息）。错误追溯信息是按照函数调用的顺序倒序排列的，以帮助开发者定位错误发生的位置。“most recent call last” 之后会列出最近调用的函数，然后逐步回溯到最初调用的函数。内容包含：

错误类型（例如，NameError, TypeError）
错误发生的文件名和行号
导致错误的那行代码
错误的简要描述

示例代码：

print("--- try - except - else 示例 ---")def safe_divide(a, b):print(f"\n尝试计算 {a} / {b}")try:result = a / bexcept ZeroDivisionError:print("错误：除数不能为零！")return None # 或者其他表示失败的值except TypeError:print("错误：输入必须是数字！")return Noneelse:# 只有当try块中的a / b成功执行时，这里才会执行print("除法运算成功！")print(f"结果是: {result}")# 可以在这里进行基于成功结果的进一步操作print(f"结果的两倍是: {result * 2}")return result# 测试用例
safe_divide(10, 2)  # 成功
safe_divide(10, 0)  # ZeroDivisionError
safe_divide("10", 2) # TypeError (如果我们不先做类型转换的话)
safe_divide(20, "abc") # TypeError