Python异常处理和OOP编程

异常处理 Try-Except 语法

• 为什么需要异常处理

  • 避免程序崩溃：处理运行时错误（如文件不存在、网络中断），提升健壮性。
  • 提供友好提示：将错误信息转换为用户易懂的内容。
  • 资源清理：确保文件、网络连接等资源正确释放

• 基本语法

  try:
      # 可能引发异常的代码
      代码块
  except 异常类型1:
      # 处理异常类型1
      代码块
  except 异常类型2 as e:
      # 处理异常类型2，并获取异常对象e
      代码块
  else:
      # 未发生异常时执行的代码
      代码块
  finally:
      # 无论是否异常，最后都会执行的代码（如资源清理）
      代码块
  

• 常见异常类型

  异常类型	触发场景	示例代码
  ZeroDivisionError	除以零	10 / 0
  FileNotFoundError	文件不存在	open("missing.txt")
  ValueError	类型转换失败	int("abc")
  IndexError	索引越界	lst = [1]; lst[2]
  KeyError	字典键不存在	d = {"a":1}; d["b"]
  TypeError	操作类型不匹配	"a" + 1

• 捕获多个异常

  try:
      with open("test.txt", "r") as f:
          content = f.read()
  except (FileNotFoundError, PermissionError) as e:
      print(e)
  

• 例：自定义异常类

  class InvalidAgeError(Exception):
      """年龄无效异常"""
      def __init__(self, age):
          self.age = age
          super().__init__(f"年龄{age}无效, 必须大于0! ")
  
  def set_age(age):
      if age <= 0:
          raise InvalidAgeError(age)
      print("年龄设置成功: ", age)
  
  # 测试
  try:
      set_age(-1)
  except InvalidAgeError as e:
      print(e)  # 输出: 年龄-1无效, 必须大于0!
  

Python 面向对象编程 OOP 编程语法

• 基本结构

  class 类名:
      """类文档字符串"""
      #定义基本属性，类属性 = 初始值 ，所有实例共享，类似java的static静态变量
      name = ""
      #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接访问，采用 __ 进行表示，如果方法开头是__ 表示私有方法
      __age = 0
      
      #构造方法
      def __init__(self, 参数1, 参数2):  
          self.实例属性1 = 参数1
          self.实例属性2 = 参数2
  
      #实例方法
      def 实例方法(self):
          """方法文档字符串"""
          return self.实例属性1
          
      #类方法，由哪一个类调用的方法，方法内的cls就是哪一个类的引用
      @classmethod
      def 类方法(cls):
          return cls.类属性
          
      #静态方法，参数随意，没有"self"和"cls"参数，但是方法体中不能使用实例的任何属性和方法
      @staticmethod
      def 静态方法():
          return "与类和实例无关"
  

• 特殊方法__init__

  • 类有一个名为__init__(self) 的特殊方法（和 Java 的构造函数类似）。该方法在类实例化时会自动调用，默认是无参构造函数。可以有参数，参数通过__init__(self,param1,param2) 传递到类的实例化。

• self

  • self代表类的实例，而非类，和 Java 中的this类似。当定义一个类，并在类中定义方法时，第一个参数通常被命名为self，尽管可以使用其他名称。方法中需要传递self才可以使用成员变量，它是一个指向实例的引用，使得类的方法能够访问和操作实例的属性。

• 属性区别（类属性、实例属性）

  • 类属性（所有实例共享）
  • 实例属性（每个对象独立）

• 核心对比

  特征	类属性	实例属性
  存储位置	类内部定义，类自身维护	__init__中定义，实例独立存储
  共享性	所有实例共享同一份值	每个实例拥有独立副本
  修改影响	修改后，所有实例访问到新值	修改仅影响当前实例
  内存占用	全类共用 1 份内存	每个实例单独占用内存
  典型用途	常量、计数器、全局配置	对象个性化数据

OOP 编程进阶

• 多个方法对比

  方法类型	装饰器	第一个参数	访问权限	典型应用场景
  实例方法	无	self	实例属性和类属性	对象的具体行为实现
  类方法	@classmethod	cls	只能访问类属性	工厂方法、操作类属性
  静态方法	@staticmethod	无	不能访问实例和类属性	工具函数、与类相关的计算

• cls 方法拓展

• 在 Python 中cls代表的是类的本身，相对应的self则是类的一个实例对象。
• cls等同于类本身，类方法中可以通过使用cls来实例化一个对象。

OOP 编程的继承和重写

• Python 面向对象编程里面的继承

  • 代码复用：子类自动获得父类非私有属性和方法。

  • 扩展性：子类可以添加新属性和方法。

  • 多态基础：不同子类对同一方法的不同实现。

  • 语法特点

    class ParentClass:
        # 父类定义
        pass
        
    class ChildClass(ParentClass):  # 继承语法
        # 子类定义
        pass
    

• 方法重写

  • 完全重写

    class Vehicle:
        def run(self):
            print("车辆起步")
    
    class Car(Vehicle):
        def run(self):
            print("汽车起步")
    

  • 扩展式重写（使用 super ()）

    class Phone:
        def __init__(self, brand):
            self.brand = brand
            
    class SmartPhone(Phone):
        def __init__(self, brand, os):
            super().__init__(brand)  # 调用父类构造
            self.os = os
    

OOP 编程的抽象类和抽象方法

• 抽象基类

  • Abstract Base Class，简称 ABC，抽象基类是一种不能被实例化的类，主要作用是为其他子类定义一个公共的接口。

• 抽象方法

  • 抽象方法是定义在抽象基类中的方法，它只有方法签名，没有具体的实现。
  • 子类必须重写抽象方法并提供具体的实现。

• 代码示例

  from abc import ABC, abstractmethod
  # Shape是一个抽象基类，area是一个抽象方法
  # 因为Shape继承了ABC，且area方法使用了@abstractmethod装饰器，所以Shape不能被实例化，子类必须实现area方法
  class Shape(ABC):
      @abstractmethod
      def area(self):
          pass
          
  class Circle(Shape):
      def __init__(self, radius):
          self.radius = radius
          
      def area(self):
          return 3.14 * self.radius ** 2
  

  在上述代码中：

  • 从abc模块导入ABC类和abstractmethod装饰器 。Shape类继承自ABC，成为抽象基类，其中area方法被@abstractmethod装饰，是抽象方法。
  • Circle类继承自Shape，必须重写area抽象方法，否则会报错。