Python基础之:Python中的异常和错误

痛定思痛。 2022-11-14 11:57 140阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  简介
 *  Python中的内置异常类
 *  语法错误
 *  异常
 *  异常处理
 *  抛出异常
 *  异常链
 *  自定义异常
 *  finally

# 简介 #

和其他的语言一样，Python中也有异常和错误。在 Python 中，所有异常都是 `BaseException` 的类的实例。 今天我们来详细看一下Python中的异常和对他们的处理方式。

# Python中的内置异常类 #

Python中所有异常类都来自**BaseException**，它是所有内置异常的基类。

虽然它是所有异常类的基类，但是对于用户自定义的类来说，并不推荐直接继承BaseException,而是继承Exception.

先看下Python中异常类的结构关系：

BaseException
     +-- SystemExit
     +-- KeyboardInterrupt
     +-- GeneratorExit
     +-- Exception
          +-- StopIteration
          +-- StopAsyncIteration
          +-- ArithmeticError
          |    +-- FloatingPointError
          |    +-- OverflowError
          |    +-- ZeroDivisionError
          +-- AssertionError
          +-- AttributeError
          +-- BufferError
          +-- EOFError
          +-- ImportError
          |    +-- ModuleNotFoundError
          +-- LookupError
          |    +-- IndexError
          |    +-- KeyError
          +-- MemoryError
          +-- NameError
          |    +-- UnboundLocalError
          +-- OSError
          |    +-- BlockingIOError
          |    +-- ChildProcessError
          |    +-- ConnectionError
          |    |    +-- BrokenPipeError
          |    |    +-- ConnectionAbortedError
          |    |    +-- ConnectionRefusedError
          |    |    +-- ConnectionResetError
          |    +-- FileExistsError
          |    +-- FileNotFoundError
          |    +-- InterruptedError
          |    +-- IsADirectoryError
          |    +-- NotADirectoryError
          |    +-- PermissionError
          |    +-- ProcessLookupError
          |    +-- TimeoutError
          +-- ReferenceError
          +-- RuntimeError
          |    +-- NotImplementedError
          |    +-- RecursionError
          +-- SyntaxError
          |    +-- IndentationError
          |         +-- TabError
          +-- SystemError
          +-- TypeError
          +-- ValueError
          |    +-- UnicodeError
          |         +-- UnicodeDecodeError
          |         +-- UnicodeEncodeError
          |         +-- UnicodeTranslateError
          +-- Warning
               +-- DeprecationWarning
               +-- PendingDeprecationWarning
               +-- RuntimeWarning
               +-- SyntaxWarning
               +-- UserWarning
               +-- FutureWarning
               +-- ImportWarning
               +-- UnicodeWarning
               +-- BytesWarning
               +-- ResourceWarning

其中**BaseException**，**Exception**，**ArithmeticError**，**BufferError**，**LookupError** 主要被作为其他异常的基类。

# 语法错误 #

在Python中，对于异常和错误通常可以分为两类，第一类是语法错误，又称解析错误。也就是代码还没有开始运行，就发生的错误。

其产生的原因就是编写的代码不符合Python的语言规范：

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

上面代码原因是 print 前面少了 冒号。

# 异常 #

即使我们的程序符合python的语法规范，但是在执行的时候，仍然可能发送错误，这种在运行时发送的错误，叫做异常。

看一下下面的异常：

>>> 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

# 异常处理 #

程序发生了异常之后该怎么处理呢？

我们可以使用try except 语句来捕获特定的异常。

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

上面代码的执行流程是，首先执行try中的子语句，如果没有异常发生，那么就会跳过except,并完成try语句的执行。

如果try中的子语句中发生了异常，那么将会跳过try子句中的后面部分，进行except的异常匹配。如果匹配成功的话，就会去执行except中的子语句。

如果发生的异常和 except 子句中指定的异常不匹配，则将其传递到外部的 `try`语句中。

一个try中可以有多个except 子句，我们可以这样写：

try:
            raise cls()
        except D:
            print("D")
        except C:
            print("C")
        except B:
            print("B")

一个except也可以带多个异常：

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

except 子句还可以省略异常名，用来匹配所有的异常：

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

`try` … `except`语句有一个可选的 *else 子句*，在使用时必须放在所有的 except 子句后面。对于在 try 子句不引发异常时必须执行的代码来说很有用。 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()

except可以指定异常变量的名字 `instance` ，这个变量代表这个异常实例。

我们可以通过instance.args来输出异常的参数。

同时，因为异常实例定义了 `__str__()`，所以可以直接使用print来输出异常的参数。而不需要使用 `.args`。

我们看一个例子：

>>> 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

上面的例子中，我们在try字句中抛出了一个异常，并且指定了2个参数。

# 抛出异常 #

我们可以使用raise语句来抛出异常。

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

raise的参数是一个异常，这个异常可以是异常实例或者是一个异常类。

> 注意，这个异常类必须是`Exception`的子类。

如果传递的是一个异常类，那么将会调用无参构造函数来隐式实例化：

raise ValueError  # shorthand for 'raise ValueError()'

如果我们捕获了某些异常，但是又不想去处理，那么可以在except语句中使用raise，重新抛出异常。

>>> 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

# 异常链 #

如果我们通过except捕获一个异常A之后，可以通过raise语句再次抛出一个不同的异常类型B。

那么我们看到的这个异常信息就是B的信息。但是我们并不知道这个异常B是从哪里来的，这时候，我们就可以用到异常链。

异常链就是抛出异常的时候，使用raise from语句：

>>> def func():
    ...     raise IOError
    ...
    >>> try:
    ...     func()
    ... except IOError as exc:
    ...     raise RuntimeError('Failed to open database') from exc
    ...
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 2, in <module>
      File "<stdin>", line 2, in func
    OSError
    
    The above exception was the direct cause of the following exception:
    
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 4, in <module>
    RuntimeError: Failed to open database

上面的例子中，我们在捕获IOError之后，又抛出了RuntimeError，通过使用异常链，我们很清晰的看出这两个异常之间的关系。

默认情况下，如果异常是从except 或者 finally 中抛出的话，会自动带上异常链信息。

如果你不想带上异常链，那么可以 `from None` 。

try:
        open('database.sqlite')
    except IOError:
        raise RuntimeError from None
    
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 4, in <module>
    RuntimeError

# 自定义异常 #

用户可以继承 Exception 来实现自定义的异常，我们看一些自定义异常的例子：

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

# finally #

try语句可以跟着一个finally语句来实现一些收尾操作。

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

`finally` 子句将作为 `try` 语句结束前的最后一项任务被执行， 无论try中是否产生异常，finally语句中的代码都会被执行。

如果 `finally` 子句中包含一个 `return` 语句，则返回值将来自 `finally` 子句的某个 `return` 语句的返回值，而非来自 `try` 子句的 `return` 语句的返回值。

>>> def bool_return():
    ...     try:
    ...         return True
    ...     finally:
    ...         return False
    ...
    >>> bool_return()
    False

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