Python 程式設計的世界

Python 例外處理完全指南｜徹底解析有效的錯誤處理方法

例外與錯誤處理
目次

1. 簡介：Python 中的例外處理重要性

在程式開發中，例外與錯誤是無法避免的。然而，透過適當的例外處理，可以防止程式意外終止，並向使用者提供清楚的錯誤訊息。Python 提供了一套強大的機制來處理這類例外。善用例外處理可以提高程式的可靠性，使其運行更加順暢。 例如，當使用者嘗試進行除以 0 的計算，或試圖開啟一個不存在的檔案時，如果沒有適當的例外處理，程式將會立即崩潰。然而，透過正確的例外處理，程式可以繼續執行，或向使用者顯示易於理解的錯誤訊息。
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2. Python 的例外處理：基本語法與流程

在 Python 中，主要使用三個關鍵字來進行例外處理：try、except 和 finally。

2.1 使用 try 來偵測錯誤

try 陳述式用於包圍可能發生錯誤的程式碼。例如，對於網路操作、檔案處理或使用者輸入等可能產生錯誤的部分，應該將它們放入 try 區塊中。
try:
    result = 10 / 0
except:
    print("發生錯誤")
在上述範例中，10 / 0 會導致例外發生，因此 except 區塊會被執行。

2.2 使用 except 來處理錯誤

except 陳述式用於捕捉發生的例外並進行適當的處理。透過 except，可以避免程式因錯誤而異常終止。此外，也可以根據不同的例外類型指定對應的處理方式。
try:
    print(a)
except NameError:
    print("變數尚未定義")
except ZeroDivisionError:
    print("無法執行除以 0 的運算")
這樣可以針對不同的例外類型執行不同的處理方式。

2.3 使用 finally 確保資源釋放

finally 區塊無論是否發生例外，皆會執行。它通常用於確保程式釋放資源，例如關閉檔案或釋放網路連線。
try:
    file = open("test.txt", "r")
finally:
    file.close()
這樣可以確保檔案操作或資料庫連線等資源管理能夠正確執行，避免資源洩漏。
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3. 常見的例外類型及其處理方式

Python 提供多種內建的例外類型，以下介紹幾種常見的例外以及如何處理它們。

3.1 NameError：使用未定義的變數

NameError 當程式試圖使用一個尚未定義的變數時，會拋出此例外。例如，如果變數尚未初始化，就會發生這個錯誤。
try:
    print(a)
except NameError:
    print("變數尚未定義")

3.2 TypeError：操作不相容的數據類型

TypeError 當試圖對不相容的數據類型執行操作時，就會發生。例如，試圖將字串與整數相加：
try:
    result = '10' + 5
except TypeError:
    print("數據類型不相容")

3.3 ValueError：傳遞無效的值

ValueError 當函式接收到正確類型但無效的值時，就會發生。例如，試圖將一個無法轉換為整數的字串轉換為整數：
try:
    number = int("abc")
except ValueError:
    print("傳遞了無效的值")
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4. 如何處理多個例外

在 Python 中，可以在 try 區塊內捕捉多種例外。可以選擇單獨處理每個例外，或者使用單一 except 區塊來捕捉多個例外。

4.1 分別處理不同的例外

當不同類型的錯誤需要不同的處理方式時，可以為每種例外提供獨立的 except 區塊。
try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("無法執行除以 0 的運算")
except NameError:
    print("變數尚未定義")

4.2 合併處理多種例外

當多個例外需要相同的處理方式時，可以在 except 區塊中同時捕捉多種類型的例外。
try:
    result = 10 / '10'
except (ZeroDivisionError, TypeError):
    print("發生了無效的運算")
這樣可以讓程式碼更加簡潔，避免重複的錯誤處理邏輯。
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5. 使用者自訂例外與 raise 陳述式

在某些情況下，內建的例外類型可能無法完全描述錯誤，因此 Python 允許開發者自訂例外類型。透過 raise 陳述式，可以手動拋出例外。

5.1 使用 raise 來觸發自訂例外

例如，可以定義一個例外，當數值為負數時拋出錯誤：
def check_value(value):
    if value < 0:
        raise ValueError("不允許輸入負數")
    return value

try:
    check_value(-10)
except ValueError as e:
    print(e)
使用 raise 可以控制錯誤的發生，並提供詳細的錯誤訊息，以利於除錯。
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6. 總結與最佳實踐

例外處理對於提升 Python 程式的穩定性和可維護性至關重要。以下是一些最佳實踐：
  • 捕捉特定的例外：避免使用過於廣泛的 Exception 來捕捉所有錯誤，而是應該明確指定可能發生的例外類型，這樣可以更容易進行錯誤診斷。
  • 確保資源釋放：使用 finally 或 with 陳述式來確保開啟的文件或資料庫連線能夠被正確關閉。
  • 提供清楚的錯誤訊息：當例外發生時，應提供易於理解的錯誤訊息，讓使用者能夠迅速理解問題並採取適當的行動。
透過正確的例外處理策略，可以讓 Python 程式在錯誤發生時保持穩定運行，並確保使用者擁有更佳的體驗。
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