16. Python 3 的错误与异常

Ran原创2025/11/3...大约 18 分钟

在链接大模型的时候，我们需要了 try … except ，这一部分进行详细讲解。

1. 区分语法错误和异常

1.1 语法错误

Python 的语法错误称之为解析错，是初学者经常碰到的，如下实例：

>>> while True print('Hello world')

#------ output ------
File "D:\Coder\test 1\test5.py", line 1
    while True print('Hello world')
               ^
SyntaxError: invalid syntax

这个例子中，print() 函数检查有错误，前面缺少了一个冒号 : 。

语法分析器指出了出错的一行，并且在最先找到错误的地方标记了一个小箭头 ^ 。

1.2 异常

即使 Python 程序的语法是正确的，在运行时也可能发生错误。运行期间检测到的错误被称为异常。

大多数异常都不会被程序处理，都以错误信息的形式展现在这里：

>>> 10 * (1/0)    # 0 不能作为除数，报异常

Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\test5.py", line 1, in <module>
    10 * (1/0)
ZeroDivisionError: division by zero

>>> 4 + spam*3    # spam 未定义，触发异常

Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\test5.py", line 1, in <module>
    4 + spam*3
NameError: name 'spam' is not defined

>>> 2 + '2'      # int 不能与 str 相加，触发异常

Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\test5.py", line 1, in <module>
    2 + '2'
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

上述代码是为了演示异常情况，故意写的语法正确但是运行会报错的例子。实际开发过程中，有时会忽略某种特殊情况，当用户输入超出了我们开发时预测的情况，程序会报错。

异常以不同的类型出现，这些类型都作为输出信息的一部分显示出来：例子中的异常类型有：ZeroDivisionError， NameError， TypeError 。

错误类型不需要记忆，只要在报错时查看报错类型，接着用 try/except 进行匹配处理即可！

错误信息的前面部分展示了发生异常的上下文，并以调用栈的形式显示具体信息。

2. 异常处理

异常捕捉可以用 try/except 语句。

以下例子中，让用户输入一个合法的整数，但是允许用户中断这个程序（使用 ctrl + c 或者操作系统提供的方法）。用户中断的信息会引发一个 Keyboardinterrupt 异常。

while True:
    try:
        x = int(input("请输入一个数字："))
        break
    except KeyboardInterrupt:
        print("您输入的不是数字，请再次尝试输入！")

上述代码，右键 打开于 - 终端 。在终端内运行，结果如下：

我们按 Ctrl + c无法退出程序，只会触发 KeyboardInterrupt ，因此只能关闭终端解决。

int() 将字符串强制转换为数字型，什么时候会报错？ ——非纯数字就会触发报错！

在不使用 try/except 的时候如何避免此类报错？

2.1 原始方法

while True:
        x = input("请输入一个数字：").strip()
        if x.isdigit():
            x = int(x)
            break
        else:
            print("您输入的不是数字，请再次尝试输入！")

像上面这样的代码，本质上需要考察：预判+避免，也就是把有可能的错误进行预判，预判之后进行规避。

预判：我们预判用户输入的有可能不是纯数字；
避免：使用 if 来判断是否是纯数字的情况；
缺点：总有意想不到、百密一疏，造成报错。（总有考虑不到的情况）

2.2 try/except 方法

except 需要匹配报错类型，如何获取呢？ —— 直接写一个代码，故意让其报错，就可以从输出的报错获得报错类型：

int('1a')

ValueError: invalid literal for int() with base 10: '1a'

得到 ValueError 的错误类型后，即可用 try/except 实现：

while True:
    try:
        x = int(input("请输入一个数字："))
        break
    except ValueError:
            print("您输入的不是数字，请再次尝试输入！")

小贴士

接纳与控制：try/except 可以接受程序出现报错，并对匹配到的报错进行特定操作；
全面：也可以实现无论什么报错，都可以匹配控制，防止没有预料到的错误导致程序停止。

2.3 try/except 多个错误匹配

一个 try 语句可能包含多个 except 子句，分别来处理不同的异常，并且最多一个子句会被执行。

处理程序将只针对对应的 try 块中的异常进行处理，而不是处理其他的 try 块中的异常。

2.3.1 使用元组捕获多个异常

一个 except 子句可以同时处理多个异常，这些异常将被放在一个括号里形成一个元组，例如：

except(RuntimeError, TypeError, NameError):
    pass

我们来看一个实际的代码示例：

print("程序开始运行")

try:
    # 下面的代码会触发 NameError
    result = x + 5    # x 未定义
    print(result)

except (RuntimeError, TypeError, NameError):
    # 捕获三种异常之一
    print("捕获到错误，但是程序继续执行。")

print("程序继续执行。")

#------- output -------
程序开始运行
捕获到错误，但是程序继续执行。
程序继续执行。

这种写法主要取决于想要把多种错误汇总到一起并统一处理，不将每种错误进行特殊处理。若需要每种错误分开处理，则需要拆开代码编写。

2.3.2 多个 except 捕获异常

接下来尝试拆开编写：

print("程序开始运行")

try:
    result = x + 5      # x 未定义，会触发 NameError
    # result = 10/0     # 会触发 ZeroDivisionError
    # result = 'a' + 1  # 会触发 TypeError
    print(result)

except RuntimeError:
    print("捕获到 RuntimeError：运行时错误。")

except TypeError:
    print("捕获到 TypeError：类型错误")

except NameError:
    print("捕捉到 NameError：变量未定义")

print("程序继续执行。")

#------- output -------
程序开始运行
捕捉到 NameError：变量未定义
程序继续执行。

最后一个 except 子句可以忽略异常的名称，它被当做通配符使用。你可以使用这种方法打印一个错误信息，然后再次把异常抛出。

import sys

print("程序开始运行")

try:
    result = x + 5       # x 未定义，会触发 NameError
    # result = 'a' + 1   # 会触发 TypeError
    # raise RuntimeError # 手动触发 RuntimeError

except RuntimeError as err:     # err 是变量名，可以自行随意设置
    print("捕获到 RuntimeError：", err)

except TypeError as err:
    print("捕获到 TypeError：类型错误，详情：", err)

except NameError as err:
    print("捕捉到 NameError：变量未定义，详情：", err)

except:
    # 捕获所有未被上面 except 匹配的其他异常
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    raise       # 重新抛出异常（不隐藏错误）

print("程序继续执行。")

#------- output -------
程序开始运行
捕捉到 NameError：变量未定义，详情： name 'x' is not defined
程序继续执行。

import sys 是为了调用 sys.exc_info() 获取当前异常类型。
每个 except 独立处理一种错误类型。
最后的 except 是兜底（相当于其他错误），建议只在确实需要时使用。
raise 语句用于重新抛出异常，便于调试时追踪错误。

2.3.3 对比总结表

特点	拆开写法	合并写法
可读性	清晰、易区分	简洁、紧凑
可定制性	可对每种错误打印不同提示	所有错误同一处理逻辑
使用场景	需要区分不同错误时	错误处理逻辑相同或简单时
示例语法	`except NameError:`	`except (NameError, TypeError):`

2.4 try/except … else

try/except 语句还有一个可选的 else 子句，如果使用这个子句，那么必须放在所有的 except 子句之后。

else 子句将在 try 子句没有发生任何异常的时候执行。

类似于一群人去探险找宝物。一个公子哥就让随身的手下先去探路，并很自大的跟其他队友说到：咱们先原地休整一下，前面探路没问题了以后再一同前往。

try ：探路的手下，没死并且活着回来。
else：公子哥与其他队友，一起继续往前走。

2.4.1 例子：打开文件并读取行数

以下实例在 try 语句中判断文件是否可以打开，如果打开文件时正常、没有发生任何异常的情况下，再执行 else 这一部分的语句，读取文件内容。

file1.txt

Hello
World
Python

file2.txt

Ran
Pythiaroot.com

Code

import sys

'''
-sys.argv：是一个列表，包含运行 Python 脚本时的命令行参数。
-sys.argv[0]：是脚本名。
-sys.argv[1:]：是脚本名后面跟的文件名列表。

'''

for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except IOError:
        # 如果文件无法打开（例如文件不存在或者权限问题），捕获 IOError 异常
        # 打印错误信息，告知无法打开哪个文件
        print('can not open', arg)
    else:
        # 如果文件成功打开，执行 else 中的代码
        # 使用 readlines() 方法读取文件的所有行，并计算其长度（即行数）
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        # 读取完成后，关闭文件以释放资源
        f.close()

🧑‍💻 详细解释

import sys
这行代码导入 Python 的 sys 模块，它提供了与 Python 解释器紧密相关的功能，比如 sys.argv 用来获取命令行参数。
for arg in sys.argv[1:]:
这里的 sys.argv 是一个列表，包含了所有从命令行传入的参数。
- sys.argv[0] 是当前脚本的名称，所以从 sys.argv[1:] 开始遍历，处理实际传入的文件名。
try:
try 块用于捕获可能引发异常的代码。如果在 try 块中发生异常，Python 会跳到相应的 except 块进行处理。
f = open(arg, 'r')
该行尝试以只读模式 ('r') 打开 arg 指定的文件。
- arg 是从命令行传入的文件名。
- 如果文件存在并且没有权限问题，则会成功打开。
except IOError:
如果在 try 块中打开文件时发生了 IOError（比如文件不存在、无法读取或权限问题），程序将跳到 except 块。
print('cannot open', arg)
捕获到 IOError 后，打印错误信息，告知用户哪个文件无法打开。
else:
如果没有异常发生，程序将跳到 else 块，执行文件打开成功后的操作。
print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
- f.readlines() 读取文件中的所有行，并返回一个列表。
- len(f.readlines()) 计算文件中的行数。
- 打印文件名和行数，告诉用户该文件有多少行。
f.close()
读取完文件后，调用 f.close() 关闭文件。
关闭文件是一个良好的编程习惯，确保资源被释放，不会占用系统资源。

🧑‍💻 进阶优化建议

如果你希望代码更简洁且现代，可以使用 with open() 来自动管理文件的打开和关闭，而不需要手动调用 f.close()。这样即使发生异常，文件也会在退出 with 块时自动关闭。

import sys

for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        # 使用with语句，Python会自动管理文件的关闭
        with open(arg, 'r') as f:
            # 读取文件并计算行数
            print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
    except IOError:
        # 如果文件无法打开，捕获IOError并打印错误信息
        print('cannot open', arg)

在这个优化版本中，with open 会在 with 语句块结束时自动关闭文件。这样可以确保即使发生异常，文件也会被正确关闭，避免资源泄漏。

2.4.2 运行示例（命令行操作）

在终端中输入（假设文件都在同一目录）：

python code.py file1.txt file2.txt nofile.txt

其中：

code.py 是你的python 文件（保存上面那段代码）
file1.txt 和 file2.txt 是存在的文件。
nofile.txt 是一个不存在的文件，用来触发异常。

在 Pycharm 中选中 code.py 文件，右键→打开于→终端

路径是 code.py 所在文件夹，没有问题，输入上述代码即可得到：

2.4.3 命令行操作路径问题处理

具体来说，file1.txt 和 file2.txt 等仅仅是文件名，而不是绝对路径，因此当文件和代码不在同一目录的时候，Python 无法在当前工作目录中找到这些文件。

方案一：使用绝对路径（文件与代码不在同一路径）
在运行时，将文件的绝对路径写出来，例如：
```
python D:\Coder\test 1\code.py C:\Users\12390\Desktop\file1.txt  # 注意 Mac 系统和 Linux 都是 /
```

方案二：代码中处理相对路径问题

修改代码以使用绝对路径，可以适配不同系统格式不同的问题。

import sys
import os

# 获取当前脚本的路径
current_directory = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))

for arg in sys.argv[1:]:
    file_path = os.path.join(current_directory, arg)  # 将文件名与当前路径拼接
    try:
        f = open(file_path, 'r')
    except IOError:
        print('cannot open', file_path)
    else:
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

解释：

os.path.abspath(__file__) 获取当前脚本文件的绝对路径。
os.path.dirname() 获取当前脚本所在目录。
使用 os.path.join(current_directory, arg) 将传入的文件名与当前目录拼接，得到绝对路径。
这样，无论你从哪里运行脚本，都会自动处理相对路径问题，确保能找到文件。

总结：

如果你使用相对路径运行脚本时出现找不到文件的问题，请确保文件与脚本在同一目录，或者在运行命令时提供文件的绝对路径。
如果你想更健壮地处理路径问题，可以修改代码，自动拼接文件路径。

现在的代码是需要终端运行，终端运行类似于和用户的交互界面，不需要打开代码文件，只需要在终端输入需要打开的文件，代码 code 文件就会用 argv 这个功能调用需要打开的文件，运行代码。

那么如何修改成不使用终端运行，达到同样的输出结果呢？即打开代码文件，右键运行即可。

因为需要操作的文件和代码在同一路径下，因此代码运行时可以直接调用，只需要在代码里告诉文件名。

普通版本

import sys

files = ['file1.txt', 'file2.txt', 'nofile.txt']     # 告诉程序我需要打开的文件名，整理成一个列表

for arg in files:                           # 将原本获取文件名的方法 sys.argv[1:] 替换为我们创建的文件名列表
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except IOError:
        print('can not open', arg)
    else:
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

交互版本

import sys

# 用户输入文件名，用空格分割
files = input("请输入要统计的文件名（空格分割）：").split()

for arg in files:   # 将原本获取文件名的方法 sys.argv[1:] 替换为我们创建的文件名列表
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except IOError:
        print('can not open', arg)
    else:
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

2.5 try-finally 语句

try-finally 语句无论是否发生异常都将执行最后代码。

提示

保命的手段：如果我们在处理文件时，系统发生错误或者文件数据出现不可预料的异常。为防止异常导致数据丢失，往往我们会在处理异常的时候添加 finally 进行最后操作，例如：报错文件操作，出错的文件保存避免丢失等；

以下实例中 finally 语句无论异常是否发生都会执行：

try:
    Ran()               # 故意写错，此函数不存在
except AssertionError as error:
    print(error)
else:
    try:
        with open('file.log') as file:
            read_data = file.read()
    except FileNotFoundError as fnf_error:
        print(fnf_error)

finally:
    print("这句话，无论异常是否发生都会执行。")

# ------- output -------
这句话，无论异常是否发生都会执行。
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\code.py", line 2, in <module>
    Ran()               # 故意写错，此函数不存在
NameError: name 'Ran' is not defined

3. 抛出异常

3.1 基础语法

Python 使用 raise 语句抛出一个指定的异常。

raise 语法格式如下：

raise [Exception [, args [, traceback]]]

以下实例如果 x 大于 5 就触发异常：

x = 10
if x > 5:
    raise Exception('x 不能大于 5。 x 的值为：{}'.format(x))     
    
# ------- output -------
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\code.py", line 3, in <module>
    raise Exception('x 不能大于 5。 x 的值为：{}'.format(x))
Exception: x 不能大于 5。 x 的值为：10       # 自定义了报错显示的文本

如果没定义报错的内容，结果如下：

x = 10
if x > 5:
    raise 'x 不能大于 5。 x 的值为：{}'.format(x)
    
# ------- output -------
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\code.py", line 3, in <module>
    raise 'x 不能大于 5。 x 的值为：{}'.format(x)
TypeError: exceptions must derive from BaseException

3.2 思考

思考一下为什么会存在 raise?

思考一：Python 提供的报错主要是给程序员看的，raise 可以是程序员写给用户看的。
思考二：程序运行时，并不是所有错误都能自动被检测出来。有时候我们知道某种情况“不合理”，就需要主动抛出错误来提醒或中断程序。

3.3 例子：输入校验

def divide(a, b):
    if b == 0:
        raise ValueError("分母不能为0")    # 主动抛出异常
    return a / b

如果用户输入 divide(10, 0) ，程序不会继续执行，而是立即抛出：

ValueError: 分母不能为0

这可以防止程序做出错误计算。

提示

raise 的存在是为了让程序能够主动发现问题，明确失败原因，优雅地处理错误。

补充说明

raise 后存在唯一的参数，指定了要被抛出的异常，它必须是一个异常的实例或者是异常的类（也就是 Exception 的子类），也可以自定义内容（见输入校验）。

raise ValueError("分母不能为0")

例如上述代码中 raise 指定了 BaseException 子类的 ValueError 异常。

如果你只想知道这是否抛出了一个异常，并不想去处理它，那么一个简单的 raise 语句就可以再次把它抛出。

换句话说：只想知道程序有没有出现问题，有没有遇到报错时，直接写一个 raise 即可，类似实现一个提醒。
专业说法：raise 用在 except 块中，不带参数，表示重新抛出当前捕获的异常，也就是抛出 try 遇到的错误，这样既能保证程序正常进行，又能了解遇到的错误！

try:
    raise NameError('HiThere')    # 模拟一个异常
except NameError:
    print('An exception flew by~')
    raise
    
# ------- output -------
An exception flew by~
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\code.py", line 2, in <module>
    raise NameError('HiThere')    # 模拟一个异常
NameError: HiThere

4. 补充说明

想象它就像一个紧急刹车：

raise Exception = 立即刹车停下
没有 raise = 正常行驶
try/except = 踩了刹车但又重新启动

5. assert（断言）

Python assert （断言）用来判断一个表达式，在表达式条件为 false 时触发异常。

5.1 基础语法

语法格式：

assert expression

等价于：

if not expression:
    raise AssertionError

assert 后面也可以紧跟参数：

assert expression [, arguments]

等价于：

if not expression:
    raise AssertionError(arguments)

例子：

assert True      # 条件为 True 的时候正常执行
assert False     # 条件为 False 的时候报错

# ------- output -------
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\code.py", line 2, in <module>
    assert False
AssertionError

assert 1==1      # 条件为 True 的时候正常执行
assert 1==2     # 条件为 False 的时候报错

# ------- output -------
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\code.py", line 2, in <module>
    assert 1==2     # 条件为 False 的时候报错
AssertionError

assert 1==2, "1不等于2"

# ------- output -------
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\code.py", line 1, in <module>
    assert 1==2, "1不等于2"
AssertionError: 1不等于2

5.2 实例

断言可以在条件不满足程序运行的情况下直接返回错误，而不必等待程序运行后出现崩溃的情况，例如我们的代码只在 Linux 系统下运行，可以先判断当前系统是否符合条件。

import sys
assert ('linux' in sys.platform), "该代码只在 Linux 系统下执行"

# 接下来要执行的代码

# ------- output -------
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Coder\test 1\code.py", line 2, in <module>
    assert ('linux' in sys.platform), "该代码只在 Linux 系统下执行"
AssertionError: 该代码只在 Linux 系统下执行

若不写 , "该代码只在 Linux 系统下执行" ，则只会报错 AssertionError ，无内容。

5.3 sys.platform 各个平台常见的值

操作系统	`sys.platform` 返回值	备注
Linux (各发行版，如 Ubuntu, Debian, CentOS)	`'linux'`	旧版本 Python 可能返回 `'linux2'`（Python 2 时代）
Windows (包括 Win10 / Win11)	`'win32'`	无论 32 位还是 64 位 Python，始终是 `'win32'`
macOS (含 Intel / Apple Silicon)	`'darwin'`	取自 Darwin 内核名称
WebAssembly (Pyodide / Emscripten 环境)	`'emscripten'` 或 `'wasi'`	浏览器或 WASI 环境中运行 Python

因此可以改成根据系统类型执行不同的代码，例如：

import sys

if 'linux' in sys.platform:
    print("当前系统：Linux")
    # Linux 专属代码
elif 'win' in sys.platform:
    print("当前系统：Windows")
    # Windows 专属代码
elif 'darwin' in sys.platform:
    print("当前系统：macOS")
    # macOS 专属代码
else:
    raise RuntimeError("不支持的系统平台")

如果只是想允许所有系统运行：

import sys
print(f"当前系统: {sys.platform}")
# 后续代码...

更新日志

2025/11/6 08:10

查看所有更新日志

90e6e-Add section on assert statements with examples and platform-specific assertions于 2025/11/6
1c013-Add PNG image for Python 3 Errors and Exceptions section于 2025/11/6
092a4-Add comprehensive guide on Python 3 errors and exceptions于 2025/11/3