Python 异常处理

一、Python 异常处理

python提供了两个非常重要的功能来处理python程序在运行中出现的异常和错误。你可以使用该功能来调试python程序。

• 异常处理: 本站Python教程会具体介绍。
• 断言(Assertions):本站Python教程会具体介绍。

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1.1、python标准异常

异常名称	描述
BaseException	所有异常的基类
SystemExit	解释器请求退出
KeyboardInterrupt	用户中断执行(通常是输入^C)
Exception	常规错误的基类
StopIteration	迭代器没有更多的值
GeneratorExit	生成器(generator)发生异常来通知退出
StandardError	所有的内建标准异常的基类
ArithmeticError	所有数值计算错误的基类
FloatingPointError	浮点计算错误
OverflowError	数值运算超出最大限制
ZeroDivisionError	除(或取模)零 (所有数据类型)
AssertionError	断言语句失败
AttributeError	对象没有这个属性
EOFError	没有内建输入,到达EOF 标记
EnvironmentError	操作系统错误的基类
IOError	输入/输出操作失败
OSError	操作系统错误
WindowsError	系统调用失败
ImportError	导入模块/对象失败
LookupError	无效数据查询的基类
IndexError	序列中没有此索引(index)
KeyError	映射中没有这个键
MemoryError	内存溢出错误(对于Python 解释器不是致命的)
NameError	未声明/初始化对象 (没有属性)
UnboundLocalError	访问未初始化的本地变量
ReferenceError	弱引用(Weak reference)试图访问已经垃圾回收了的对象
RuntimeError	一般的运行时错误
NotImplementedError	尚未实现的方法
SyntaxError	Python 语法错误
IndentationError	缩进错误
TabError	Tab 和空格混用
SystemError	一般的解释器系统错误
TypeError	对类型无效的操作
ValueError	传入无效的参数
UnicodeError	Unicode 相关的错误
UnicodeDecodeError	Unicode 解码时的错误
UnicodeEncodeError	Unicode 编码时错误
UnicodeTranslateError	Unicode 转换时错误
Warning	警告的基类
DeprecationWarning	关于被弃用的特征的警告
FutureWarning	关于构造将来语义会有改变的警告
OverflowWarning	旧的关于自动提升为长整型(long)的警告
PendingDeprecationWarning	关于特性将会被废弃的警告
RuntimeWarning	可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告
SyntaxWarning	可疑的语法的警告
UserWarning	用户代码生成的警告

什么是异常？

异常即是一个事件，该事件会在程序执行过程中发生，影响了程序的正常执行。

一般情况下，在Python无法正常处理程序时就会发生一个异常。

异常是Python对象，表示一个错误。

当Python脚本发生异常时我们需要捕获处理它，否则程序会终止执行。

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二、异常处理

捕捉异常可以使用try/except语句。

try/except语句用来检测try语句块中的错误，从而让except语句捕获异常信息并处理。

如果你不想在异常发生时结束你的程序，只需在try里捕获它。

语法：

以下为简单的try....except...else的语法：

try:
            #运行try语句块，并试图捕获异常
except :
            #如果name1异常发现，那么执行该语句块。
except (name2, name3):
            #如果元组内的任意异常发生，那么捕获它
except  as :
            #如果name4异常发生，那么进入该语句块，并把异常实例命名为variable
except:
            #发生了以上所有列出的异常之外的异常
else:
            #如果没有异常发生，那么执行该语句块
finally:
             #无论是否有异常发生，均会执行该语句块。

try的工作原理是，当开始一个try语句后，python就在当前程序的上下文中作标记，这样当异常出现时就可以回到这里，try子句先执行，接下来会发生什么依赖于执行时是否出现异常。

• 如果当try后的语句执行时发生异常，python就跳回到try并执行第一个匹配该异常的except子句，异常处理完毕，控制流就通过整个try语句（除非在处理异常时又引发新的异常）。
• 如果在try后的语句里发生了异常，却没有匹配的except子句，异常将被递交到上层的try，或者到程序的最上层（这样将结束程序，并打印缺省的出错信息）。
• 如果在try子句执行时没有发生异常，python将执行else语句后的语句（如果有else的话），然后控制流通过整个try语句。

实例

下面是简单的例子，它打开一个文件，在该文件中的内容写入内容，且并未发生异常：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

try:
    fh = open("testfile", "w")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
except IOError:
    print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"
else:
    print "内容写入文件成功"
    fh.close()

以上程序输出结果：

$ python test.py 
内容写入文件成功
$ cat testfile       # 查看写入的内容
这是一个测试文件，用于测试异常!!

实例

下面是简单的例子，它打开一个文件，在该文件中的内容写入内容，但文件没有写入权限，发生了异常：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

try:
    fh = open("testfile", "w")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
except IOError:
    print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"
else:
    print "内容写入文件成功"
    fh.close()

在执行代码前为了测试方便，我们可以先去掉 testfile 文件的写权限，命令如下：

chmod -w testfile

再执行以上代码：

$ python test.py 
Error: 没有找到文件或读取文件失败

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三、使用except而不带任何异常类型

你可以不带任何异常类型使用except，如下实例：

try:
    正常的操作
   ......................
except:
    发生异常，执行这块代码
   ......................
else:
    如果没有异常执行这块代码

以上方式try-except语句捕获所有发生的异常。但这不是一个很好的方式，我们不能通过该程序识别出具体的异常信息。因为它捕获所有的异常。

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四、使用except而带多种异常类型

你也可以使用相同的except语句来处理多个异常信息，如下所示：

try:
    正常的操作
   ......................
except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]]):
   发生以上多个异常中的一个，执行这块代码
   ......................
else:
    如果没有异常执行这块代码

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五、异常处理语句

5.1、try-finally 语句

try-finally 语句无论是否发生异常都将执行最后的代码。

try:
<语句>
finally:
<语句>    #退出try时总会执行
raise

实例

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

try:
    fh = open("testfile", "w")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
finally:
    print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"

如果打开的文件没有可写权限，输出如下所示：

$ python test.py 
Error: 没有找到文件或读取文件失败

同样的例子也可以写成如下方式：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

try:
    fh = open("testfile", "w")
    try:
        fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
    finally:
        print "关闭文件"
        fh.close()
except IOError:
    print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"

当在try块中抛出一个异常，立即执行finally块代码。

finally块中的所有语句执行后，异常被再次触发，并执行except块代码。

参数的内容不同于异常。

5.2、raise语句

raise语句用来手动抛出一个异常，有下面几种调用格式：

• raise #可以在raise语句之前创建该实例或者在raise语句中创建。
• raise #Python会隐式地创建类的实例
• raise name(value) #抛出异常的同时，提供额外信息value
• raise # 把最近一次产生的异常重新抛出来
• raise exception from E
  例如：
  抛出带有额外信息的ValueError: raise ValueError('we can only accept positive values')

当使用from的时候，第二个表达式指定了另一个异常类或实例，它会附加到引发异常的__cause__属性。如果引发的异常没有捕获，Python把异常也作为标准出错消息的一部分打印出来：
比如下面的代码：

try:
    1/0
except Exception as E:
    raise TypeError('bad input') from E

执行的结果如下：

Traceback (most recent call last):
  File "hh.py", line 2, in 
    1/0
ZeroDivisionError: division by zero

The above exception was the direct cause of the following exception:

Traceback (most recent call last):
  File "hh.py", line 4, in 
    raise TypeError('bad input') from E
TypeError: bad input

5.3、assert语句

assert主要用来做断言，通常用在单元测试中较多。

5.4、with...as语句

with语句支持更丰富的基于对象的协议，可以为代码块定义支持进入和离开动作。
with语句对应的环境管理协议要求如下：

• 环境管理器必须有__enter__和__exit__方法。
  __enter__方法会在初始化的时候运行，如果存在ass子在，__enter__函数的返回值会赋值给as子句中的变量，否则，直接丢弃。
  代码块中嵌套的代码会执行。
  如果with代码块引发异常，__exit__(type,value,traceback)方法就会被调用（带有异常细节）。这些也是由 sys.exc_info返回的相同值.如果此方法返回值为假，则异常会重新引发。否则，异常会终止。正常 情况下异常是应该被重新引发，这样的话才能传递到with语句之外。
  如果with代码块没有引发异常，__exit__方法依然会被调用，其type、value以及traceback参数都会以None传递。

下面为一个简单的自定义的上下文管理类。

class Block:
    def __enter__(self):
        print('entering to the block')
        return self
    
    def prt(self, args):
        print('this is the block we do %s' % args)

    def __exit__(self,exc_type, exc_value, exc_tb):
        if exc_type is None:
            print('exit normally without exception')
        else:
            print('found exception: %s, and detailed info is %s' % (exc_type, exc_value))
        return False

with Block() as b:
    b.prt('actual work!')
    raise ValueError('wrong')

如果注销到上面的raise语句，那么会正常退出。
在没有注销掉该raise语句的情况下，运行结果如下：

entering to the block
this is the block we do actual work!
found exception: , and detailed info is wrong
Traceback (most recent call last):
  File "hh.py", line 18, in 
    raise ValueError('wrong')
ValueError: wrong

5.5、异常处理器

如果发生异常，那么通过调用sys.exc_info()函数，可以返回包含3个元素的元组。 第一个元素就是引发异常类，而第二个是实际引发的实例，第三个元素traceback对象，代表异常最初发生时调用的堆栈。如果一切正常，那么会返回3个None。

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六、异常的参数

一个异常可以带上参数，可作为输出的异常信息参数。

你可以通过except语句来捕获异常的参数，如下所示：

try:
    正常的操作
   ......................
except ExceptionType, Argument:
    你可以在这输出 Argument 的值...

变量接收的异常值通常包含在异常的语句中。在元组的表单中变量可以接收一个或者多个值。

元组通常包含错误字符串，错误数字，错误位置。

实例

以下为单个异常的实例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 定义函数
def temp_convert(var):
    try:
        return int(var)
    except ValueError, Argument:
        print "参数没有包含数字\n", Argument

# 调用函数
temp_convert("xyz");

以上程序执行结果如下：

$ python test.py 
参数没有包含数字
invalid literal for int() with base 10: 'xyz'

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6.1、触发异常

我们可以使用raise语句自己触发异常

raise语法格式如下：

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

语句中 Exception 是异常的类型（例如，NameError）参数标准异常中任一种，args 是自已提供的异常参数。

最后一个参数是可选的（在实践中很少使用），如果存在，是跟踪异常对象。

实例

一个异常可以是一个字符串，类或对象。 Python的内核提供的异常，大多数都是实例化的类，这是一个类的实例的参数。

定义一个异常非常简单，如下所示：

def functionName( level ):
    if level < 1:
        raise Exception("Invalid level!", level)
        # 触发异常后，后面的代码就不会再执行

注意：为了能够捕获异常，"except"语句必须有用相同的异常来抛出类对象或者字符串。

例如我们捕获以上异常，"except"语句如下所示：

try:
    正常逻辑
except Exception,err:
    触发自定义异常    
else:
    其余代码

实例

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 定义函数
def mye( level ):
    if level < 1:
        raise Exception,"Invalid level!"
        # 触发异常后，后面的代码就不会再执行
try:
    mye(0)            # 触发异常
except Exception,err:
    print 1,err
else:
    print 2

执行以上代码，输出结果为：

$ python test.py 
1 Invalid level!

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七、用户自定义异常

通过创建一个新的异常类，程序可以命名它们自己的异常。异常应该是典型的继承自Exception类，通过直接或间接的方式。

以下为与RuntimeError相关的实例,实例中创建了一个类，基类为RuntimeError，用于在异常触发时输出更多的信息。

在try语句块中，用户自定义的异常后执行except块语句，变量 e 是用于创建Networkerror类的实例。

class Networkerror(RuntimeError):
    def __init__(self, arg):
        self.args = arg

在你定义以上类后，你可以触发该异常，如下所示：

try:
    raise Networkerror("Bad hostname")
except Networkerror,e:
    print e.args