异常

1.什么是异常

在正常运行程序当中，即使语句或表达式在语法上是正确的，但在尝试执行时，它仍可能会引发错误。在执行时检测到的错误被称为 “异常”，异常不一定会导致严重后果。但是，大多数异常并不会被程序处理，此时会显示如下所示的错误信息:

>>> 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

错误信息的最后一行告诉我们程序遇到了什么类型的错误。异常有不同的类型，而其类型名称将会作为错误信息的一部分中打印出来：上述示例中的异常类型依次是：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则不一定如此（虽然这是一个有用的规范）。标准的异常类型是内置的标识符（而不是保留关键字）。

这一行的剩下的部分根据异常类型及其原因提供详细信息。

错误信息的前一部分以堆栈回溯的形式显示发生异常时的上下文。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中读取的行。

内置异常列出了内置异常和它们的含义。

2.如何处理异常

2.1 try/except

可以编写处理所选异常的程序。请看下面的例子，它会要求用户一直输入，直到输入的是一个有效的整数，但允许用户中断程序（使用 Control-C 或操作系统支持的其他操作）；请注意用户引起的中断可以通过引发 KeyboardInterrupt 异常来指示。:

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

try 语句的工作原理如下。

首先，执行 try 子句 （try 和 except 关键字之间的（多行）语句）。
如果没有异常发生，则跳过 except 子句 并完成 try 语句的执行。
如果在执行try 子句时发生了异常，则跳过该子句中剩下的部分。然后，如果异常的类型和 except 关键字后面的异常匹配，则执行 except 子句，然后继续执行 try 语句之后的代码。
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；如果没有找到处理程序，则它是一个 未处理异常，执行将停止并显示如上所示的消息。

一个 try 语句可能有多个 except 子句，以指定不同异常的处理程序。最多会执行一个处理程序。处理程序只处理相应的 try 子句中发生的异常，而不处理同一 try 语句内其他处理程序中的异常。一个 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

2.2 try/except…else

try/except 语句还有一个可选的 else 子句，如果使用这个子句，那么必须放在所有的 except 子句之后。

else 子句将在 try 子句没有发生任何异常的时候执行。

以下实例在 try 语句中判断文件是否可以打开，如果打开文件时正常的没有发生异常则执行 else 部分的语句，读取文件内容：

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

使用 else 子句比把所有的语句都放在 try 子句里面要好，这样可以避免一些意想不到，而 except 又无法捕获的异常。

2.3 try-finally

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>

如果存在 finally 子句，则 finally 子句将作为 try 语句结束前的最后一项任务被执行。 finally 子句不论 try语句是否产生了异常都会被执行。以下几点讨论了当异常发生时一些更复杂的情况：

如果在执行 try 子句期间发生了异常，该异常可由一个 except 子句进行处理。如果异常没有被某个 except 子句所处理，则该异常会在 finally 子句执行之后被重新引发。
异常也可能在 except 或 else 子句执行期间发生。同样地，该异常会在 finally 子句执行之后被重新引发。
如果在执行 try 语句时遇到一个 break, continue 或 return 语句，则 finally 子句将在执行 break, continue 或 return 语句之前被执行。
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。

3 抛出异常

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

raise 唯一的参数就是要抛出的异常。这个参数必须是一个异常实例或者是一个异常类（派生自 Exception 的类）。如果传递的是一个异常类，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()'

如果你需要确定是否引发了异常但不打算处理它，则可以使用更简单的 raise 语句形式重新引发异常

>>> 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

4.用户自定义异常

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）。异常通常应该直接或间接地从 Exception 类派生。

可以定义异常类，它可以执行任何其他类可以执行的任何操作，但通常保持简单，通常只提供许多属性，这些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