Python基础知识十二【异常处理】

1.异常机制本质

异常指程序运行过程中出现的非正常现象，例如用户输入错误、除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。

所谓异常处理，就是指程序在出现问题时依然可以正确的执行剩余的程序，而不会因为异常而终止程序执行。

python 中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。下面较为完整的展示了
python 中内建异常类的继承层次：

python 中一切都是对象，异常也采用对象的方式来处理。处理过程：

1. 抛出异常：在执行一个方法时，如果发生异常，则这个方法生成代表该异常的一个对象，停止当前执行路径，并把异常对象提交给解释器。
2. 捕获异常：解释器得到该异常后，寻找相应的代码来处理该异常。

2.异常解决的关键：定位

当发生异常时，解释器会报相关的错误信息，并会在控制台打印出相关错误信息。我们只需按照从上到下的顺序即可追溯（Trackback）错误发生的过程，最终定位引起错误的那一行代码。
追溯异常发生的过程：

def a():
    print("run in a() start")
    num = 1/0
    print("run in a() end")

def b():
    print("run in b() start")
    a()
    print("run in b() end")

def c():
    print("run in c() start")
    b()
    print("run in c() end")

print("step1")
c()
print("step2")

执行结果：
	step1
	run in c() start!
	run in b() start!
	run in a() start!
	Traceback (most recent call last):
	File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/mypro_exception/my01.py",line17,in <module>
	c()
	File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/mypro_exception/my01.py", line12, in c
	b()
	File"C:/Users/Administrator/PycharmProjects/mypro_exception/my01.py",line 7, in b
	a()
	File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/mypro_exception/my01.py", line 3, in a
	num = 1/0
	ZeroDivisionError: division by zero
	Process finished with exit code 1

3.异常处理结构

3.1 try… 一个 except 结构

try…except 是最常见的异常处理结构。结构如下：

try:
	被监控的可能引发异常的语句块
except BaseException [as e]:
	异常处理语句块

#此处的e表示错误信息变量，也就是异常类的实例

try 块包含着可能引发异常的代码，except 块则用来捕捉和处理发生的异常。执行的时候，如果 try 块中没有引发异常，则跳过 ecept 块继续执行后续代码；执行的时候，如果 try块中发生了异常，则跳过 try 块中的后续代码，跳到相应的 except 块中处理异常；异常处理完后，继续执行后续代码。

· 遇到异常的执行顺序：

如上的执行结果是：
	step1
	step3
	division by zero
	step4

可以看到，程序执行到引发异常的语句时，直接掉到 except 异常处理语句块进行处理；处理完毕后，继续执行下面的程序。

· 没遇到异常的执行顺序：

如上代码的执行结果是：
	step1
	step2
	step4

try 语句块没有发生异常，则正常执行完 try 块后跳过 except 异常处理语句块，继续往下执行。

【示例】循环输入数字，如果不是数字则处理异常；直到输入 88，则结束循环。

while True:
	try:
		x = int(input("请输入一个数字："))
		print("您入的数字是",x)
		if x==88:
			print(" 退出程序")
			break
	except:
		print("异常：输入的不是一个数字")

执行结果：
	请输入一个数字：10
	您入的数字是 10
	请输入一个数字：abc
	异常：输入的不是一个数字
	请输入一个数字：88
	您入的数字是 88
	退出程序

3.2try… 多个 except 结构

从经典理论考虑，一般建议尽量捕获可能出现的多个异常（按照先子类后父类的顺序），并且针对性的写出异常处理代码。为了避免遗漏可能出现的异常，可以在最后增加 BaseException。结构如下：

try:
	被监控的、可能引发异常的语句块
except Exception1:
	处理 Exception1 的语句块
except Exception2:
	处理 Exception2 的语句块
...
except BaseException：
	处理可能遗漏的异常的语句块

【示例】多个 except 结构：

try:
	a = input("请输入被除数：")
	b = input("请输入除数：")
	c = float(a)/float(b)
	print(c)
except ZeroDivisionError:
	print("异常：除数不能为 0")
except TypeError:
	print("异常：除数和被除数都应该为数值类型")
except NameError:
	print(" 异常：变量不存在")
except BaseException as e:
	print(e)
	print(type(e))

执行结果：
	请输入被除数：10
	请输入除数：0
	异常：除数不能为 0

3.3try…except…else 结 构

try…except…else 结构增加了“else 块”。如果 try 块中没有抛出异常，则执行 else 块。如果try 块中抛出异常，则执行 except 块，不执行 else 块。

【示例】try…except…else 结构执行测试

try:
	a = input("请输入被除数：")
	b = input("请输入除数：")
	c = float(a)/float(b)
except BaseException as e:
	print(e)
else:
	print(" 除的结果是：",c)

(1)发生异常的执行情况（执行 except 块，没有执行 else）：
	请输入被除数：5
	请输入除数：0
	float division by zero
(2)没有发生异常的执行情况（执行完 try 块后，执行 else）：
	请输入被除数：10
	请输入除数：5
	除的结果是： 2.0

3.4try…except…finally 结构

try…except…finally 结构中，finally 块无论是否发生异常都会被执行；通常用来释放 try 块中申请的资源。

【示例】try…except…finally 结构简单测试

try:
	a = input("请输入一个被除数：")
	b = input("请输入一个除数：")
	c = float(a)/float(b)
except BaseException as e:
	print(e)
else:
	print(c)
finally:
	print(" 我是 y finally 中的语句，无论发生异常与否，都执行！")
	print(" 程序结束！")

执行结果如下：
	请输入被除数：10
	请输入除数：0
	float division by zero
	我是 finally 中的语句，无论是否发生异常都执行

【示例】读取文件，finally 中保证关闭文件资源

try:
	f = open( "d:/a a .txt", 'r')
	content = f.readline()
	print(content)
except BaseException as e:
	print(e)
finally:
	f.close() #释放资源。此处也可能会发生异常。若发生异常，则程序终止,不会继续往下执行
print( "step4")

发生异常的执行结果：
	Traceback (most recent call last):
	[Errno 2] No such file or directory: 'd:/a.txt'
	File "C:/PycharmProjects/mypro_exception/my01.py", line 8, in <module>
	f.close() #释放资源。此处也可能会发生异常。若发生异常，则程序终止,不会继续往下执行
	NameError: name 'f' is not defined
	Process finished with exit code 1

4.return 语句和异常处理问题

return 有两种作用：结束方法运行、返回值。我们一般不把 return 放到异常处理结构中，而是放到方法最后。

【示例】return 和异常结构的正确处理方式

def test01():
	print( "step1")
	try:
		x = 3/0
		# return "a"
	except:
		print( "step2")
		print("异常：0不能做除数")
		#return "b"
	finally:
		print( "step4")
		#return "d"
	print( "step5")
	return "e" #一般不要将 return 语句放到 try、except、else、finally 块中，会发生一些意想不到的错误。建议放到方法最后。
print(test01())

执行结果：
	step1
	step2
	异常：0 不能做除数
	step4
	step5
	e

5.常见异常汇总

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

6.with 上下文管理

finally 块由于是否发生异常都会执行，通常我们放释放资源的代码。其实，我们可以通过 with 上下文管理，更方便的实现释放资源的操作。

with 上下文管理的语法结构如下：

with context_expr [ as var]：
	语句块

with 上下文管理可以自动管理资源，在 with 代码块执行完毕后自动还原进入该代码之前的现场或上下文。不论何种原因跳出 with 块，不论是否有异常，总能保证资源正常释放。极大的简化了工作，在文件操作、网络通信相关的场合非常常用。
【示例】with 上下文管理文件操作

with open( "d:/bb.txt") as f:
	for line n in f:
	print(line)

执行结果：
	gaoqi
	sxt
	baizhan

7.trackback 模块

【示例】使用 Traceback 模块打印异常信息

#coding=utf-8
import traceback
try:
	print( "step1")
	num = 1/0
except:
	traceback.print_exc()

运行结果：
	step1
	Traceback (most recent call last):
	File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/mypro_exception/my01.py", line7, in <module>
	num = 1/0
	ZeroDivisionError: division by zero
	Process finished with exit code 0

【示例】使用 traceback 将异常信息写入日志文件

import traceback
try:
	print( "step1")
	num = 1/0
except:
	with open( "d:/a.log", "a") s as f:
		traceback.print_exc(file=f)

8.自定义异常类

程序开发中，有时候我们也需要自己定义异常类。自定义异常类一般都是运行时异常，通常继承 Exception 或其子类即可。命名一般以 Error、Exception 为后缀。

自定义异常由 raise 语句主动抛出。

raise语句的三种用法：

(1) raise:单独一个raise。该语句引发当前上下文中捕获的异常（比如在except块中），或者默认引发RuntimeError异常。
(2) raise 异常类名称：raise后带一个异常了名称。该语句引发指定异常类的默认实例。
(3) raise 异常类名称（描述信息）：在引发指定异常类的同时，附带异常的描述信息。

【示例】自定义异常类和 raise 语句

class AgeError(Exception): #继承 Exception
	def __init__(self,errorInfo):
		Exception.__init__(self)
		self.errorInfo = errorInfo
	def __str__(self):
		return str(self.errorInfo)+ ", 年龄错误！应该在 0 1-150 之间"
		
############测试代码################

if __name__ == "__main__": #如果为 True，则模块是作为独立文件运行，可以执行测试代码
age = int(input("输入一个年龄 :"))
if age<1 or age>150:
	raise AgeError(age)	#指定抛出的异常名称，以及异常信息的相关描述。
else:
	print("正常的年龄：",age)


执行结果如下：
	输入一个年龄:200
	Traceback (most recent call last):
	File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/mypro_exception/my10.py", line 	16, in <module>
	raise AgeError(age)
	__main__.AgeError: 200,年龄错误！应该在 1-150 之间

关于raise的用法：
链接: http://c.biancheng.net/view/2360.html.