Python——异常处理

异常

• 异常是在程序执行过程中发生的影响程序正常执行的一个事件。
• 异常是Python对象，当Python无法正常处理程序时就会抛出一个异常。一旦Python脚本发生异常，程序需要捕获并处理它，否则程序会终止执行。
• 异常处理使程序能够处理完异常后继续它的正常执行，不至于使程序因异常导致退出或崩溃。

while True:
    try:
        price=float(input("请输入价格："))
        print('价格为:%5.2f' % price)
        break
    except ValueError:
        print('您输入的不是数字。')

程序运行结果：
请输入价格：x
您输入的不是数字。
请输入价格：y
您输入的不是数字。
请输入价格：12.989
价格为:12.99

• 上述程序运行时，当在提示符下输入非数字时，float()函数将产生一个ValueError异常。try块中检测到ValueError异常后，终止try中后续代码的执行，转而执行异常处理代码，也就是执行except ValueError语句后面的代码。处理完异常后，继续从while语句的开始部分执行。只要输入的是非数字，float()函数都将产生ValueError异常，break语句不会执行，循环一直继续，程序反复要求用户输入正确的数字。
• 直到用户输入正确的数字后，float()函数不会抛出ValueError异常，try模块中的代码继续往下执行，直到执行break语句后，退出while循环。

Python中的异常类

• Python程序出现异常时将抛出一个异常类的对象。
• Python中所有异常类的根类是BaseException类，它们都是BaseException的直接或间接子类。大部分常规异常类的基类是Exception的子类。
• 不管程序是否正常退出，都将引发SystemExit异常。例如，在代码中的某个位置调用了sys.exit()函数时，将触发SystemExit异常。利用这个异常，可以阻止程序退出或让用户确认是否真的需要退出程序。
• KeyboardInterrupt异常是因用户按下Ctrl+C组合键来终止命令行程序而触发。

捕获与处理异常

• try/except语句用来检测try语句块中的异常，让except语句捕获异常信息并处理。如果不想在异常发生时结束程序，只需要在try里捕获它，并在except中处理捕获到的异常。

try:
    <可能出现异常的语句块> 
except <异常类名字name1>：
    <异常处理语句块1>  #如果在try部份引发了'name1'异常，执行这部分语句块
except <异常类名字name2> as e1：
    <异常处理语句块2>  #如果在try部份引发了'name2'异常，执行这部分语句块
except < (异常类名字name3, 异常类名字name4, …)> as e2:
    <异常处理语句块3>  #如果引发了'name3'、'name4'、…中任何一个异常，执行该语句块
…
except:
    <异常处理语句块n>   #如果引发了异常，但与上述异常都不匹配，执行此语句块
else:
             #如果没有上述所列的异常发生，执行else语句块
finally:
    <任何情况下都要执行的语句块>

• try中的语句块先执行。如果try语句块中的某一语句执行时发生异常，Python就跳到except部分，从上到下判断抛出的异常对象是否与except后面的异常类相匹配，并执行第一个匹配该异常的except后面的语句块，异常处理完毕。
• 如果异常发生了，但是没有找到匹配的异常类别，则执行不带任何匹配类型的except语句后面的语句块，异常处理完毕。
• 如果try语句块的某一语句里发生了异常，却没有匹配的except子句，也没有不带匹配类型的except部分，则异常将往上被递交到上一层的try/except语句进行异常处理，或者直到将异常传递给程序的最上层，从而结束程序。
• 如果try语句块中的任何语句在执行时没有发生异常，Python将执行else语句后的语句块。
• 执行完except后的异常处理语句或else后面的语句块后，程序一定会执行finally后面的语句块。这里的语句块主要用来进行收尾操作，无论是否出现异常都将被执行。
• 一个异常处理模块至少有一个try和一个except语句块，else和finally语句块是可选的。

try:
   x=float(input('请输入设备成本：'))
   y=int(input('请输入分摊年数：'))
   z=x/y
   print('每年分摊金额为%.2f'% z)
except ZeroDivisionError:
   print("发生异常，分摊年数不能为0.")
except:
   print('输入有误')
else:
   print("没有错误或异常")
finally:
   print('不管是否有异常发生，始终执行finally部分的语句')

如果在终端以正确的格式输入，则except后面的模块均不会执行，else后的模块会得到执行，finally后面的模块语句会执行。程序运行结果如下：
请输入设备成本：15
请输入分摊年数：3
每年分摊金额为5.00
没有错误或异常
不管是否有异常发生，始终执行finally部分的语句

如果在终端输入的被除数为0，则会检测到ZeroDivisionError异常对象，在except ZeroDivisionError之后的模块会得到执行来处理该异常。异常处理完成后，执行finally后面的语句块。程序运行结果如下：
请输入设备成本：15
请输入分摊年数：0
发生异常，分摊年数不能为0.
不管是否有异常发生，始终执行finally部分的语句

如果在终端只输入除数，没有输入被除数，try模块中将抛出TypeError异常。在程序的异常处理except中没有列出该类型异常的处理程序模块，但是TypeError是except的子类，因此不带异常类型的except模块能够拦截该异常进行处理。异常处理结束后，finally后面的语句也会得到执行。程序运行结果如下：
请输入设备成本：15
请输入分摊年数：
输入有误
不管是否有异常发生，始终执行finally部分的语句

自定义异常类

• 异常处理流程一般包括三个步骤：
  • 将可能产生异常的代码段放在try代码块中；
  • 出现特定情况时抛出(raise)异常；
  • 在except部分捕获并处理异常。
• 笔记前面部分案例使用的标准模块中的异常都是由系统自动抛出，隐藏了异常抛出的步骤。
• 仅仅使用标准模块中的异常类通常不能满足系统开发的需要，有时候需要自定义一些异常类。系统无法识别自定义的异常类，只能在程序中显式地使用raise抛出异常。可以通过BaseException类或其子类来创建自定义异常类。
• 如下程序清单给出了一个自定义类InvalidNumberError，该类继承自类ArithmeticError。
  
  
• 因为InvalidNumberError是一个自定义类，因此需要使用raise来显式地抛出异常。自定义异常的其他使用方法与标准模块中的异常类使用方法相同。

with语句

• with语句是其中一个隐藏低层次抽象的方法。目的是简化类似于try-except-finally这样的代码。
• try-except-finally通常用于保证资源的唯一分配，并在任务结束时释放资源，如线程资源、文件、数据库连接等。在这些场合下使用with语句将使代码更加简洁。with语句的语法如下：

with context-expression [as var]:
		with语句块

为了读取、打印该文件中的所有内容，并确保程序在出现异常时也能正确关闭文件对象，使用try-finally的程序:

try:
    f=open('testwith.txt','r')
    for line in f:
        print(line,end='')
finally:
    f.close()

• 使用try-finally语句来确保当try语句块中出现异常时，f.close()语句能够得到执行。如果采用with语句，程序结构将得到进一步的简化。

with open('testwith.txt','r') as f:
    for line in f:
        print(line,end='')

由于使用了with语句，不需要try-finally语句来确保文件对象的关闭。无论该程序是否出现异常，文件对象都将由系统自动关闭。

• 并不是所有的对象都支持with语句这一新的特性。只有支持上下文管理协议的对象才能使用with语句。
• 第一批支持该协议的对象有：file、decimal.Context、thread.LockType、threading.Lock、threading.RLock、threading.Condition、threading.Semaphore、threading.BoundedSemaphore。

断言

断言从Python1.5版本开始引入，是申明表达式为真的判定。如果表达式为假则抛出异常。断言语句可以理解为raise-if-not语句，用来测试表达式，如果表达式为假，则触发AssertionError异常；如果表达式为真，也就是断言成功，则程序不采取任何措施。断言的语法格式如下：
assert expression [, arguments]
其中expression是断言表达式；arguments是断言表达式为假时传递给AssertionError对象的字符串。

• 以下两个例子演示了assert语句后面表达式分别为真与假时的运行结果。
  
  和其他异常一样，AssertionError也可以通过try-except来捕获。如果没有捕获，该异常将终止程序的运行。
• 下面程序演示了利用try-except捕获AssertionError异常的方法。