Python教程-7-错误与异常

8.错误和异常

到目前为止，错误消息还没有提到，但是如果你已经尝试过这些例子，你可能已经看过了一些。存在（至少）两种可区分的错误：语法错误和异常。

8.1。语法错误

语法错误（也称为解析错误）可能是您在学习Python时最常见的抱怨：

>>>

>>> while True print('Hello world')
  File "<stdin>", line 1
    while True print('Hello world')
                   ^
SyntaxError: invalid syntax

解析器重复出现违规行，并显示一个指向检测到错误的行中最早点的“箭头”。该错误是由箭头前面的令牌（或至少在其处检测到）引起的：在该示例中，在函数处检测到错误print()，因为冒号（':'）之前缺少冒号（）。打印文件名和行号，以便您知道输入来自脚本的位置。

8.2。例外

即使语句或表达式在语法上是正确的，但在尝试执行它时可能会导致错误。在执行期间检测到的错误称为异常，并且不是无条件致命的：您将很快学会如何在Python程序中处理它们。但是，大多数异常都不是由程序处理的，并导致错误消息，如下所示：

>>>

>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero
>>> 4 + spam*3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'spam' is not defined
>>> '2' + 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

错误消息的最后一行表示发生了什么。异常有不同的类型，类型作为消息的一部分打印出来：示例中的类型是ZeroDivisionError，NameError和TypeError。作为异常类型打印的字符串是发生的内置异常的名称。对于所有内置异常都是如此，但对于用户定义的异常不一定是这样（尽管它是一个有用的约定）。标准异常名称是内置标识符（不是保留关键字）。

该行的其余部分根据异常类型及其原因提供详细信息。

错误消息的前一部分以堆栈回溯的形式显示发生异常的上下文。通常它包含列出源代码行的堆栈回溯; 但是，它不会显示从标准输入读取的行。

内置异常列出了内置异常及其含义。

8.3。处理异常

可以编写处理所选异常的程序。请查看以下示例，该示例要求用户输入，直到输入有效整数，但允许用户中断程序（使用Control-C或操作系统支持的任何内容）; 请注意，通过引发KeyboardInterrupt异常来发出用户生成的中断信号。

>>>

>>> while True:
...     try:
...         x = int(input("Please enter a number: "))
...         break
...     except ValueError:
...         print("Oops!  That was no valid number.  Try again...")
...

该try声明如下工作。

• 首先，执行try子句（try和 except关键字之间的语句）。
• 如果没有异常发生，则跳过except子句并try完成语句的执行 。
• 如果在执行try子句期间发生异常，则跳过该子句的其余部分。然后，如果其类型匹配在except关键字后面命名的异常 ，则执行except子句，然后在try语句之后继续执行。
• 如果发生的异常与except子句中指定的异常不匹配，则将其传递给外部try语句; 如果没有找到处理程序，则它是一个未处理的异常，执行将停止，并显示如上所示的消息。

一个try语句可能有不止一个，除了子句，分别指定处理不同的异常。最多将执行一个处理程序。处理程序仅处理相应try子句中发生的异常，而不处理同一try语句的其他处理程序中的异常。except子句可以将多个异常命名为带括号的元组，例如：

... except (RuntimeError, TypeError, NameError):
...     pass

如果except子句中的类与同一个类或其基类相同，则它与异常兼容（但不是相反 - 列出派生类的except子句与基类不兼容）。例如，以下代码将按以下顺序打印B，C，D：

class B(Exception):
    pass

class C(B):
    pass

class D(C):
    pass

for cls in [B, C, D]:
    try:
        raise cls()
    except D:
        print("D")
    except C:
        print("C")
    except B:
        print("B")

请注意，如果except子句被颠倒（第一个），它将打印B，B，B - 第一个匹配的except子句被触发。except B

最后一个except子句可以省略异常名称，以用作通配符。请谨慎使用，因为以这种方式很容易掩盖真正的编程错误！它还可以用于打印错误消息，然后重新引发异常（允许调用者也处理异常）：

import sys

try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(s.strip())
except OSError as err:
    print("OS error: {0}".format(err))
except ValueError:
    print("Could not convert data to an integer.")
except:
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    raise

该try... except语句有一个可选的else子句，其中，如果存在的话，必须遵循所有的条款除外。如果try子句不引发异常，则必须执行的代码很有用。例如：

for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except OSError:
        print('cannot open', arg)
    else:
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

使用该else子句比向该子句添加其他代码更好，try因为它避免意外捕获由try... except语句保护的代码未引发的异常。

发生异常时，它可能具有关联值，也称为异常参数。参数的存在和类型取决于异常类型。

except子句可以在异常名称后面指定一个变量。变量绑定到存储参数的异常实例 instance.args。为方便起见，异常实例定义 __str__()了参数可以直接打印而无需引用.args。也可以在提升之前首先实例化异常，并根据需要向其添加任何属性。

>>>

>>> try:
...     raise Exception('spam', 'eggs')
... except Exception as inst:
...     print(type(inst))    # the exception instance
...     print(inst.args)     # arguments stored in .args
...     print(inst)          # __str__ allows args to be printed directly,
...                          # but may be overridden in exception subclasses
...     x, y = inst.args     # unpack args
...     print('x =', x)
...     print('y =', y)
...
<class 'Exception'>
('spam', 'eggs')
('spam', 'eggs')
x = spam
y = eggs

如果异常有参数，则它们将作为未处理异常的消息的最后一部分（“详细信息”）打印。

异常处理程序不仅处理异常（如果它们立即出现在try子句中），而且还发生在try子句中调用（甚至间接）的函数内部。例如：

>>>

>>> def this_fails():
...     x = 1/0
...
>>> try:
...     this_fails()
... except ZeroDivisionError as err:
...     print('Handling run-time error:', err)
...
Handling run-time error: division by zero

8.4。提高异常

该raise语句允许程序员强制发生指定的异常。例如：

>>>

>>> raise NameError('HiThere')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: HiThere

唯一的参数raise表示要引发的异常。这必须是异常实例或异常类（派生自的类Exception）。如果传递了一个异常类，它将通过调用没有参数的构造函数来隐式实例化：

raise ValueError  # shorthand for 'raise ValueError()'

如果您需要确定是否引发了异常但是不打算处理它，则更简单的raise语句形式允许您重新引发异常：

>>>

>>> try:
...     raise NameError('HiThere')
... except NameError:
...     print('An exception flew by!')
...     raise
...
An exception flew by!
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>
NameError: HiThere

8.5。用户定义的异常

程序可以通过创建新的异常类来命名它们自己的异常（有关Python类的更多信息，请参阅 类）。通常应Exception直接或间接地从类中派生异常。

可以定义异常类，它可以执行任何其他类可以执行的操作，但通常保持简单，通常只提供许多属性，允许处理程序为异常提取有关错误的信息。在创建可能引发多个不同错误的模块时，通常的做法是为该模块定义的异常创建基类，并为不同错误条件创建特定异常类的子类：

class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass

class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.

    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """

    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message

class TransitionError(Error):
    """Raised when an operation attempts a state transition that's not
    allowed.

    Attributes:
        previous -- state at beginning of transition
        next -- attempted new state
        message -- explanation of why the specific transition is not allowed
    """

    def __init__(self, previous, next, message):
        self.previous = previous
        self.next = next
        self.message = message

大多数异常都定义为名称以“错误”结尾，类似于标准异常的命名。

许多标准模块定义了它们自己的异常，以报告它们定义的函数中可能出现的错误。有关类的更多信息，请参见类Classes。

8.6。定义清理操作

该try语句有另一个可选子句，用于定义必须在所有情况下执行的清理操作。例如：

>>>

>>> try:
...     raise KeyboardInterrupt
... finally:
...     print('Goodbye, world!')
...
Goodbye, world!
KeyboardInterrupt
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>

一个finally子句在离开之前一直执行try 的语句，是否已经发生也不例外。当try子句中发生异常且未被except子句处理 （或者它已经发生在exceptor else子句中）时，在finally子句执行后重新引发它。该finally条款也被执行“的出路”的时候，任何其他条款try的语句是通过左 break，continue或return声明。一个更复杂的例子：

>>>

>>> def divide(x, y):
...     try:
...         result = x / y
...     except ZeroDivisionError:
...         print("division by zero!")
...     else:
...         print("result is", result)
...     finally:
...         print("executing finally clause")
...
>>> divide(2, 1)
result is 2.0
executing finally clause
>>> divide(2, 0)
division by zero!
executing finally clause
>>> divide("2", "1")
executing finally clause
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 3, in divide
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

如您所见，该finally子句在任何情况下都会执行。在 TypeError通过将两个字符串没有被处理的凸起 except子句和后因此重新提出finally 条款已经被执行。

在实际应用程序中，该finally子句对于释放外部资源（例如文件或网络连接）非常有用，无论资源的使用是否成功。

8.7。预定义的清理操作

某些对象定义了在不再需要该对象时要执行的标准清理操作，无论使用该对象的操作是成功还是失败。请查看以下示例，该示例尝试打开文件并将其内容打印到屏幕上。

for line in open("myfile.txt"):
    print(line, end="")

此代码的问题在于，在代码完成执行后，它会使文件保持打开一段不确定的时间。这在简单脚本中不是问题，但对于较大的应用程序可能是一个问题。该with语句允许以一种方式使用文件等对象，以确保始终及时正确地清理它们。

with open("myfile.txt") as f:
    for line in f:
        print(line, end="")

执行语句后，即使在处理行时遇到问题，文件f也始终关闭。与文件一样，提供预定义清理操作的对象将在其文档中指出这一点。