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Python3 错误和异常

作为 Python 初学者,在刚学习 Python 编程时,经常会看到一些报错信息,在前面我们没有提及,这章节我们会专门介绍。

Python 有两种错误很容易辨认:语法错误和异常。

Python assert(断言)用于判断一个表达式,在表达式条件为 false 的时候触发异常。

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语法错误

Python 的语法错误或者称之为解析错,是初学者经常碰到的,如下实例

>>> while True print('Hello world')
  File "<stdin>", line 1, in ?
    while True print('Hello world')
                   ^
SyntaxError: invalid syntax

这个例子中,函数 print() 被检查到有错误,是它前面缺少了一个冒号 : 。

语法分析器指出了出错的一行,并且在最先找到的错误的位置标记了一个小小的箭头。

异常

即便 Python 程序的语法是正确的,在运行它的时候,也有可能发生错误。运行期检测到的错误被称为异常。

大多数的异常都不会被程序处理,都以错误信息的形式展现在这里:

实例

>>> 10 * (1/0)             # 0 不能作为除数,触发异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
ZeroDivisionError: division by zero
>>> 4 + spam*3             # spam 未定义,触发异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
NameError: name 'spam' is not defined
>>> '2' + 2               # int 不能与 str 相加,触发异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

异常以不同的类型出现,这些类型都作为信息的一部分打印出来: 例子中的类型有 ZeroDivisionError,NameError 和 TypeError。

错误信息的前面部分显示了异常发生的上下文,并以调用栈的形式显示具体信息。

异常处理

try/except

异常捕捉可以使用 try/except 语句。

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以下例子中,让用户输入一个合法的整数,但是允许用户中断这个程序(使用 Control-C 或者操作系统提供的方法)。用户中断的信息会引发一个 KeyboardInterrupt 异常。

while True:
    try:
        x = int(input("请输入一个数字: "))
        break
    except ValueError:
        print("您输入的不是数字,请再次尝试输入!")

try 语句按照如下方式工作;

  • 首先,执行 try 子句(在关键字 try 和关键字 except 之间的语句)。
  • 如果没有异常发生,忽略 except 子句,try 子句执行后结束。
  • 如果在执行 try 子句的过程中发生了异常,那么 try 子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和 except 之后的名称相符,那么对应的 except 子句将被执行。
  • 如果一个异常没有与任何的 except 匹配,那么这个异常将会传递给上层的 try 中。

一个 try 语句可能包含多个except子句,分别来处理不同的特定的异常。最多只有一个分支会被执行。

处理程序将只针对对应的 try 子句中的异常进行处理,而不是其他的 try 的处理程序中的异常。

一个except子句可以同时处理多个异常,这些异常将被放在一个括号里成为一个元组,例如:

except (RuntimeError, TypeError, NameError):
    pass

最后一个except子句可以忽略异常的名称,它将被当作通配符使用。你可以使用这种方法打印一个错误信息,然后再次把异常抛出。

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 语句还有一个可选的 else 子句,如果使用这个子句,那么必须放在所有的 except 子句之后。

else 子句将在 try 子句没有发生任何异常的时候执行。

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以下实例在 try 语句中判断文件是否可以打开,如果打开文件时正常的没有发生异常则执行 else 部分的语句,读取文件内容:

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 子句比把所有的语句都放在 try 子句里面要好,这样可以避免一些意想不到,而 except 又无法捕获的异常。

异常处理并不仅仅处理那些直接发生在 try 子句中的异常,而且还能处理子句中调用的函数(甚至间接调用的函数)里抛出的异常。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 语句

try-finally 语句无论是否发生异常都将执行最后的代码。

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以下实例中 finally 语句无论异常是否发生都会执行:

实例

try:
    qzxdp()
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('这句话,无论异常是否发生都会执行。')

抛出异常

Python 使用 raise 语句抛出一个指定的异常。

raise语法格式如下:

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

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以下实例如果 x 大于 5 就触发异常:

x = 10
if x > 5:
    raise Exception('x 不能大于 5。x 的值为: {}'.format(x))

执行以上代码会触发异常:

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 3, in <module>
    raise Exception('x 不能大于 5。x 的值为: {}'.format(x))
Exception: x 不能大于 5。x 的值为: 10

raise 唯一的一个参数指定了要被抛出的异常。它必须是一个异常的实例或者是异常的类(也就是 Exception 的子类)。

如果你只想知道这是否抛出了一个异常,并不想去处理它,那么一个简单的 raise 语句就可以再次把它抛出。

>>> try:
        raise NameError('HiThere')  # 模拟一个异常。
    except NameError:
        print('An exception flew by!')
        raise
   
An exception flew by!
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in ?
NameError: HiThere

用户自定义异常

你可以通过创建一个新的异常类来拥有自己的异常。异常类继承自 Exception 类,可以直接继承,或者间接继承,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!'

在这个例子中,类 Exception 默认的 init() 被覆盖。