python教程——錯(cuò)誤與異常

作為 Python 初學(xué)者，在剛學(xué)習(xí) Python 編程時(shí)，經(jīng)常會(huì)看到一些報(bào)錯(cuò)信息，在前面我們沒有提及，這章節(jié)我們會(huì)專門介紹。

Python 有兩種錯(cuò)誤很容易辨認(rèn)：語(yǔ)法錯(cuò)誤和異常。

Python assert（斷言）用于判斷一個(gè)表達(dá)式，在表達(dá)式條件為 false 的時(shí)候觸發(fā)異常。

語(yǔ)法錯(cuò)誤

Python 的語(yǔ)法錯(cuò)誤或者稱之為解析錯(cuò)，是初學(xué)者經(jīng)常碰到的，如下實(shí)例

>>> while True print('Hello world')

  File "<stdin>", line 1, in ?

    while True print('Hello world')

                   ^

SyntaxError: invalid syntax

這個(gè)例子中，函數(shù) print() 被檢查到有錯(cuò)誤，是它前面缺少了一個(gè)冒號(hào) : 。

語(yǔ)法分析器指出了出錯(cuò)的一行，并且在最先找到的錯(cuò)誤的位置標(biāo)記了一個(gè)小小的箭頭。

異常

即便 Python 程序的語(yǔ)法是正確的，在運(yùn)行它的時(shí)候，也有可能發(fā)生錯(cuò)誤。運(yùn)行期檢測(cè)到的錯(cuò)誤被稱為異常。

大多數(shù)的異常都不會(huì)被程序處理，都以錯(cuò)誤信息的形式展現(xiàn)在這里:

實(shí)例

>>> 10 * (1/0)             # 0 不能作為除數(shù)，觸發(fā)異常

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 1, in ?

ZeroDivisionError: division by zero

>>> 4 + spam*3             # spam 未定義，觸發(fā)異常

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 1, in ?

NameError: name 'spam' is not defined

>>> '2' + 2               # int 不能與 str 相加，觸發(fā)異常

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 1, in <module>

TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

異常以不同的類型出現(xiàn)，這些類型都作為信息的一部分打印出來: 例子中的類型有 ZeroDivisionError，NameError 和 TypeError。

錯(cuò)誤信息的前面部分顯示了異常發(fā)生的上下文，并以調(diào)用棧的形式顯示具體信息。

異常處理

try/except

異常捕捉可以使用 try/except 語(yǔ)句。

以下例子中，讓用戶輸入一個(gè)合法的整數(shù)，但是允許用戶中斷這個(gè)程序（使用 Control-C 或者操作系統(tǒng)提供的方法）。用戶中斷的信息會(huì)引發(fā)一個(gè) KeyboardInterrupt 異常。

while True:

    try:

        x = int(input("請(qǐng)輸入一個(gè)數(shù)字: "))

        break

    except ValueError:

        print("您輸入的不是數(shù)字，請(qǐng)?jiān)俅螄L試輸入！")

try 語(yǔ)句按照如下方式工作；

首先，執(zhí)行 try 子句（在關(guān)鍵字 try 和關(guān)鍵字 except 之間的語(yǔ)句）。

如果沒有異常發(fā)生，忽略 except 子句，try 子句執(zhí)行后結(jié)束。

如果在執(zhí)行 try 子句的過程中發(fā)生了異常，那么 try 子句余下的部分將被忽略。如果異常的類型和 except 之后的名稱相符，那么對(duì)應(yīng)的 except 子句將被執(zhí)行。

如果一個(gè)異常沒有與任何的 except 匹配，那么這個(gè)異常將會(huì)傳遞給上層的 try 中。

一個(gè) try 語(yǔ)句可能包含多個(gè)except子句，分別來處理不同的特定的異常。最多只有一個(gè)分支會(huì)被執(zhí)行。

處理程序?qū)⒅会槍?duì)對(duì)應(yīng)的 try 子句中的異常進(jìn)行處理，而不是其他的 try 的處理程序中的異常。

一個(gè)except子句可以同時(shí)處理多個(gè)異常，這些異常將被放在一個(gè)括號(hào)里成為一個(gè)元組，例如:

except (RuntimeError, TypeError, NameError):

    pass

最后一個(gè)except子句可以忽略異常的名稱，它將被當(dāng)作通配符使用。你可以使用這種方法打印一個(gè)錯(cuò)誤信息，然后再次把異常拋出。

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...else

try/except 語(yǔ)句還有一個(gè)可選的 else 子句，如果使用這個(gè)子句，那么必須放在所有的 except 子句之后。

else 子句將在 try 子句沒有發(fā)生任何異常的時(shí)候執(zhí)行。

以下實(shí)例在 try 語(yǔ)句中判斷文件是否可以打開，如果打開文件時(shí)正常的沒有發(fā)生異常則執(zhí)行 else 部分的語(yǔ)句，讀取文件內(nèi)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 子句比把所有的語(yǔ)句都放在 try 子句里面要好，這樣可以避免一些意想不到，而 except 又無法捕獲的異常。

異常處理并不僅僅處理那些直接發(fā)生在 try 子句中的異常，而且還能處理子句中調(diào)用的函數(shù)（甚至間接調(diào)用的函數(shù)）里拋出的異常。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: int division or modulo by zero

try-finally 語(yǔ)句

try-finally 語(yǔ)句無論是否發(fā)生異常都將執(zhí)行最后的代碼。

以下實(shí)例中 finally 語(yǔ)句無論異常是否發(fā)生都會(huì)執(zhí)行：

實(shí)例

try:

    runoob()

except AssertionError as error:

    print(error)

else:

    try:

        with open('file.log') as file:

            read_data = file.read()

    except FileNotFoundError as fnf_error:

        print(fnf_error)

finally:

    print('這句話，無論異常是否發(fā)生都會(huì)執(zhí)行。')

拋出異常

Python 使用 raise 語(yǔ)句拋出一個(gè)指定的異常。

raise語(yǔ)法格式如下：

raise [Exception [, args [, traceback]]]

以下實(shí)例如果 x 大于 5 就觸發(fā)異常:

x = 10

if x > 5:

    raise Exception('x 不能大于 5。x 的值為: {}'.format(x))

執(zhí)行以上代碼會(huì)觸發(fā)異常：

Traceback (most recent call last):

  File "test.py", line 3, in <module>

    raise Exception('x 不能大于 5。x 的值為: {}'.format(x))

Exception: x 不能大于 5。x 的值為: 10

raise 唯一的一個(gè)參數(shù)指定了要被拋出的異常。它必須是一個(gè)異常的實(shí)例或者是異常的類（也就是 Exception 的子類）。

如果你只想知道這是否拋出了一個(gè)異常，并不想去處理它，那么一個(gè)簡(jiǎn)單的 raise 語(yǔ)句就可以再次把它拋出。

>>> try:

        raise NameError('HiThere')   # 模擬一個(gè)異常。

    except NameError:

        print('An exception flew by!')

        raise

An exception flew by!

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 2, in ?

NameError: HiThere

用戶自定義異常

你可以通過創(chuàng)建一個(gè)新的異常類來?yè)碛凶约旱漠惓?。異常類繼承自 Exception 類，可以直接繼承，或者間接繼承，例如:

>>> class MyError(Exception):

        def __init__(self, value):

            self.value = value

        def __str__(self):

            return repr(self.value)

>>> try:

        raise MyError(2*2)

    except MyError as e:

        print('My exception occurred, value:', e.value)

My exception occurred, value: 4

>>> raise MyError('oops!')

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 1, in ?

__main__.MyError: 'oops!'

在這個(gè)例子中，類 Exception 默認(rèn)的 __init__() 被覆蓋。

當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)模塊有可能拋出多種不同的異常時(shí)，一種通常的做法是為這個(gè)包建立一個(gè)基礎(chǔ)異常類，然后基于這個(gè)基礎(chǔ)類為不同的錯(cuò)誤情況創(chuàng)建不同的子類:

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

大多數(shù)的異常的名字都以"Error"結(jié)尾，就跟標(biāo)準(zhǔn)的異常命名一樣。

定義清理行為

try 語(yǔ)句還有另外一個(gè)可選的子句，它定義了無論在任何情況下都會(huì)執(zhí)行的清理行為。 例如:

>>> try:

...     raise KeyboardInterrupt

... finally:

...     print('Goodbye, world!')

...

Goodbye, world!

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 2, in <module>

KeyboardInterrupt

以上例子不管 try 子句里面有沒有發(fā)生異常，finally 子句都會(huì)執(zhí)行。

如果一個(gè)異常在 try 子句里（或者在 except 和 else 子句里）被拋出，而又沒有任何的 except 把它截住，那么這個(gè)異常會(huì)在 finally 子句執(zhí)行后被拋出。

下面是一個(gè)更加復(fù)雜的例子（在同一個(gè) try 語(yǔ)句里包含 except 和 finally 子句）:

>>> 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 ?

  File "<stdin>", line 3, in divide

TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

預(yù)定義的清理行為

一些對(duì)象定義了標(biāo)準(zhǔn)的清理行為，無論系統(tǒng)是否成功的使用了它，一旦不需要它了，那么這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的清理行為就會(huì)執(zhí)行。

下面這個(gè)例子展示了嘗試打開一個(gè)文件，然后把內(nèi)容打印到屏幕上:

for line in open("myfile.txt"):

    print(line, end="")

以上這段代碼的問題是，當(dāng)執(zhí)行完畢后，文件會(huì)保持打開狀態(tài)，并沒有被關(guān)閉。

關(guān)鍵詞 with 語(yǔ)句就可以保證諸如文件之類的對(duì)象在使用完之后一定會(huì)正確的執(zhí)行他的清理方法:

with open("myfile.txt") as f:

    for line in f:

        print(line, end="")