Python异常处理机制的底层实现讲解

前面章节中，我们详细介绍了try except异常处理的用法，简单来说，当位于 try 块中的程序执行出现异常时，会将该种异常捕获，同时找到对应的 except 块处理该异常，那么这里就有一个问题，它是如何找到对应的 except 块的呢？

我们知道，一个 try 块也可以对应多个 except 块，一个 except 块可以同时处理多种异常。如果我们想使用一个 except 块处理所有异常，就可以这样写：

try:
    #...
except Exception:
    #...

这种情况下，对于 try 块中可能出现的任何异常，Python 解释器都会交给仅有的这个 except 块处理，因为它的参数是 Exception，表示可以接收任何类型的异常。

注意，对于可以接收任何异常的 except 来说，其后可以跟 Exception，也可以不跟任何参数，但表示的含义都是一样的。

这里就要详细介绍一下 Exception。要知道，为了表示程序中可能出现的各种异常，Python 提供了大量的异常类，这些异常类之间有严格的继承关系，图 1 显示了 Python 的常见异常类之间的继承关系。 

图 1 Python 的常见异常类之间的继承关系

从图 1 中可以看出，BaseException 是 Python 中所有异常类的基类，但对于我们来说，最主要的是 Exception 类，因为程序中可能出现的各种异常，都继承自 Exception。

因此，如果用户要实现自定义异常，不应该继承 BaseException ，而应该继承 Exception 类。关于如何自定义一个异常类，可阅读《Python自定义异常类》一节。

当 try 块捕获到异常对象后，Python 解释器会拿这个异常类型依次和各个 except 块指定的异常类进行比较，如果捕获到的这个异常类，和某个 except 块后的异常类一样，又或者是该异常类的子类，那么 Python 解释器就会调用这个 except 块来处理异常；反之，Python 解释器会继续比较，直到和最后一个 except 比较完，如果没有比对成功，则证明该异常无法处理。

图 2 演示了位于 try 块中的程序发生异常时，从捕获异常到处理异常的整个流程。 

图 2 Python 异常捕获流程示意图

下面看几个简单的异常捕获的例子：

try:
    a = int(input("输入 a："))
    b = int(input("输入 b："))
    print( a/b )
except ValueError:
    print("数值错误：程序只能接收整数参数")
except ArithmeticError:
    print("算术错误")
except Exception:
    print("未知异常")

该程序中，根据用户输入 a 和 b 值的不同，可能会导致 ValueError、ArithmeticError 异常：

1. 如果用户输入的 a 或者 b 是其他字符，而不是数字，会发生 ValueError 异常，try 块会捕获到该类型异常，同时 Python 解释器会调用第一个 except 块处理异常；
2. 如果用户输入的 a 和 b 是数字，但 b 的值为 0，由于在进行除法运算时除数不能为 0，因此会发生 ArithmeticError 异常，try 块会捕获该异常，同时 Python 解释器会调用第二个 except 块处理异常；
3. 当然，程序运行过程中，还可能由于其他因素出现异常，try 块都可以捕获，同时 Python 会调用最后一个 except 块来处理。

当一个 try 块配有多个 except 块时，这些 except 块应遵循这样一个排序规则，即可处理全部异常的 except 块（参数为 Exception，也可以什么都不写）要放到所有 except 块的后面，且所有父类异常的 except 块要放到子类异常的 except 块的后面。