python 异常处理

python 异常处理

本文部分内容整理自：阿里云大学 - python学习路线 - 课时42~45

目的

避免程序在运行中，因为一些异常错误（例如一个数除以0、打印未知变量等）而出现闪退、崩溃等立即停止的情况。
因此，针对有可能出错的代码，我们需要实现以下效果：

1. 当这段代码不会发生错误时，正常执行。
2. 当这段代码发生错误时，汇报错误并继续执行。

基本异常语句

try 语句基本用法

try:
	代码块（可能出现错误的语句）
except:
	代码块（出现错误后的处理方式）
else:
	代码块（未出现错误后的处理方式，可选）
finally:
	代码块（无论是否出现错误都会执行，和'except'至少有一个）

注意：如果 try 语句里有多个异常，except 会在第一个异常发生时进行处理。

异常传播

一段代码在执行的过程中，异常既可能出现在全局，也可能出现在函数内。当异常出现在函数内，并且我们调用了这个函数时（不调用就不存在异常了），就会发生异常的传播。

先读懂报错信息

异常代码出现在全局时

print(2/0)

Traceback (most recent call last):
  File "D:\code\test.py", line 1, in <module>
    print(2/0)
ZeroDivisionError: division by zero

1. 第一行，Traceback 是回溯的意思（追溯异常的位置），出现 Traceback 表示出现异常了。
2. 第二行，显示错误在哪个文件，哪一行，哪个函数/类（module表示在全局内）。
3. 第三行，显示出错的代码。
4. 第四行，显示错误类型（即异常对象的名字），错误的详细信息。
   （为了方便理解报错信息的结构，这里的第几行，仅表示顺序）

异常代码出现在函数内

def fun():
    print(2/0)
fun()

Traceback (most recent call last):
  File "D:\code\test.py", line 3, in <module>
    fun()
  File "D:\code\test.py", line 2, in fun
    print(2/0)
ZeroDivisionError: division by zero

我们可以看到，python会显示两处错误的地方，第一处是调用产生错误的函数时，第二处是函数内出错的地方。

异常传播的概念

当在函数中出现异常时，如果在函数/类中对异常进行了处理，则异常不会再继续传播。
如果函数中没有对异常进行处理，则异常会继续向函数调用处传播。
如果函数调用处处理了异常，则不再传播，否则异常继续向调用处传播。
直到传递到全局作用域（主模块），如果依然没有处理，则程序终止并显示异常信息。

def fun1():
    print(2/0)

def fun2():
    fun1()

def fun3():
    fun2()

fun3()

这段代码中，异常在 fun1() 中发生，会依次传递到 fun2() ，fun3() ，最后进入全局。按从下往上的顺序产生以下报错。（可以理解为最下面的是最内层的错误）

Traceback (most recent call last):
  File "D:\code\test.py", line 10, in <module>
    fun3()
  File "D:\code\test.py", line 8, in fun3
    fun2()
  File "D:\code\test.py", line 5, in fun2
    fun1()
  File "D:\code\test.py", line 2, in fun1
    print(2/0)
ZeroDivisionError: division by zero

注：类里的语句会在导入类所在模块时自动运行，所以报错也会提前到导入当前模块时（主模块就是直接运行时）。

异常对象

概念

当程序运行过程中出现异常以后，所有的异常信息会被保存到一个专门的异常对象中。异常传播，实际上就是把异常对象抛给调用处。
在前面的例子中，ZeroDivisionError 就是一个异常类。
python 中为我们提供了多个异常类，可以在 python 的 documentation 文档中，Library Reference 目录下的 Built-in Exceptions 中查询所有异常类。
异常对象就是异常类的实例。

try 语句捕获异常对象

这里，我们拓展之前 try 语句基本用法里 except 语句的用法。
except : 或 except Exception :
如果 except 后面不跟任何内容，此时它会捕获到所有异常。（Exception是所有异常的父类，因此也可以捕获所有异常）
except 某个异常类名 :（例如：except ZeroDivisionError : ）
如果 except 后面跟着某一个异常的类型，此时它只会捕获到该异常的类型。
注意：如果此时代码中有其他异常，并且其他异常比我们想捕获的异常更早发生，则程序也会立即终止。
注意：如果使用多个“ except 某个异常类名 : ”语句，则可以做到捕获多个不同的异常。 但也只会处理第一个发生的异常。为了防止出现你不知道的异常，也可以在最后加一个捕获所有异常的语句。
except 某个异常类名 as xx :
except … as … 语句可以捕获到异常对象并赋值给 xx 。

举个栗子

try:
    print(1+'1')
    print(a)
    print(2/0)
except ZeroDivisionError as e:
    print(e)
except NameError as e:
    print(e)
except Exception as e:
    print('new exception:',e)

结果为：

new exception: unsupported operand type(s) for +: ‘int’ and ‘str’

抛出异常语句

假设我们自定义了一个函数或方法，且对其输入的参数有一定要求。当输入的参数不是我们想要的参数类型时，我们可以主动抛出一个异常来阻止程序的运行。
我们可以使用 raise 语句来主动抛出一个异常。

raise 语句用法

raise 异常类或异常对象

例如：

raise Exception

返回结果为：

Traceback (most recent call last):
  File "D:\code\test.py", line 1, in <module>
    raise Exception
Exception

发现问题

我们来结合一下上面学到的 try 语句。

try:
    raise Exception
except Exception as e:
    print(e)

当我们运行这个语句时，发现一个问题。运行结果竟然只有一个空行！这就很难受了。必须想想办法。

一个小测试和小结论和小猜想

结论：直接用上面的 raise 语句产生的异常对象调用 str() 函数，返回值为空字符串，因此无法直接在捕获时用 print() 函数打印出错误信息。调用 repr() 函数返回值不为空字符串。测试如下：

try:
    raise NameError
except Exception as e:
    print(type(e.__repr__()),e.__repr__(),sep=':')
    print(type(e.__str__()),e.__str__(),sep=':')

:NameError()
:

猜想：实际中使用 raise 语句时，后面的类应该传入一些参数生成有具体信息的实例。

验证猜想：raise 语句的更好用法

其实，我们只需要给 raise 后面的异常类传入一个字符串参数，就能生成一个带打印信息的异常对象。

try:
    raise Exception('发生了一个故意发生的错误')
except Exception as e:
    print(e)

结果为：

发生了一个故意发生的错误

我们再来看一下直接使用这个语句的错误信息。

Traceback (most recent call last):
  File "D:\code\test.py", line 7, in <module>
    raise Exception('发生了一个故意发生的错误')
Exception: 发生了一个故意发生的错误

剩下一点瑕疵

到此为止，我们的代码已经基本满足了我们的需求，但是还有一个令人不舒服的地方：我们到现在用的都是系统里已有的类，或者是 Exception 这种不够精确的异常类，而针对我们自定义的函数/或方法，我们肯定希望能有一个异常类能直观、清楚地表现，这个异常是因为错误调用我们的自定义函数/方法而产生的。目前的代码，显然不够完美，因此，我们需要一个自定义异常类。

自定义异常类

现在，我们已经知道了 Exception 这个类是所有异常类的父类。因此我们在自定义异常类的时候，必须继承 Exception 这个类。
实际上，很多时候，我们只需要自定义一个继承 Exception 类的异常类即可。

class MyError(Exception):
	pass

当然，如果我们想自己完善这个类也可以。
例如我们定义一个函数，这个函数只支持整数变量传入，当我们传入非整数变量时，会抛出我们的一个自定义异常类。这样我们又需要定义一个异常类，这个类可以传入一个不为整数的参数，并且报错信息会告诉你，你传入的参数是什么，是什么类型，而我们需要传入一个整数。
代码如下：

class MyError(Exception):
    def __init__(self,data):
        self.data = data
    def __str__(self):
        error_message = ('Error:你传入的变量是'+repr(self.data)+'，是'
        +repr(type(self.data))+'变量，而需要传入int变量')
        return error_message

def myfunction(data):
    if type(data) != int:
        raise MyError(data)
    else:
        print('已收到：%d'%data)

if __name__ == '__main__':
    myfunction('1')

运行结果为：

Traceback (most recent call last):
  File "D:\code\test.py", line 21, in <module>
    myfunction('1')
  File "D:\code\test.py", line 11, in myfunction
    raise MyError(data)
MyError: Error:你传入的变量是'1'，是<class 'str'>变量，而需要传入int变量

（自己写代码时遇到的一个小易错点：一堆字符串相加生成新字符串时，换行必须让加号在最前面，且必须在整个外面加上小括号，如代码第5、6行。如果换行加号不放在换行后的前面会编译不通过，如果外面不加小括号会产生如下很神奇的报错）

Traceback (most recent call last):
  File "D:\code\test.py", line 17, in <module>
    myfunction('1')
  File "D:\code\test.py", line 11, in myfunction
    raise MyError(data)
MyError: <unprintable MyError object>

During handling of the above exception, another exception occurred:

Traceback (most recent call last):
  File "D:\code\test.py", line 19, in <module>
    print(e)
  File "D:\code\test.py", line 6, in __str__
    +repr(type(self.data))+'变量，而需要传入int变量'
TypeError: bad operand type for unary +: 'str'

如果你的报错信息中有 During handling of the above exception, another exception occurred:
，说明你的异常类在报错时发生错误。