Python基礎之:Python中的異常和錯誤

flydean發表於2021-03-29

簡介

和其他的語言一樣,Python中也有異常和錯誤。在 Python 中,所有異常都是 BaseException 的類的例項。 今天我們來詳細看一下Python中的異常和對他們的處理方式。

Python中的內建異常類

Python中所有異常類都來自BaseException,它是所有內建異常的基類。

雖然它是所有異常類的基類,但是對於使用者自定義的類來說,並不推薦直接繼承BaseException,而是繼承Exception.

先看下Python中異常類的結構關係:

BaseException
 +-- SystemExit
 +-- KeyboardInterrupt
 +-- GeneratorExit
 +-- Exception
      +-- StopIteration
      +-- StopAsyncIteration
      +-- ArithmeticError
      |    +-- FloatingPointError
      |    +-- OverflowError
      |    +-- ZeroDivisionError
      +-- AssertionError
      +-- AttributeError
      +-- BufferError
      +-- EOFError
      +-- ImportError
      |    +-- ModuleNotFoundError
      +-- LookupError
      |    +-- IndexError
      |    +-- KeyError
      +-- MemoryError
      +-- NameError
      |    +-- UnboundLocalError
      +-- OSError
      |    +-- BlockingIOError
      |    +-- ChildProcessError
      |    +-- ConnectionError
      |    |    +-- BrokenPipeError
      |    |    +-- ConnectionAbortedError
      |    |    +-- ConnectionRefusedError
      |    |    +-- ConnectionResetError
      |    +-- FileExistsError
      |    +-- FileNotFoundError
      |    +-- InterruptedError
      |    +-- IsADirectoryError
      |    +-- NotADirectoryError
      |    +-- PermissionError
      |    +-- ProcessLookupError
      |    +-- TimeoutError
      +-- ReferenceError
      +-- RuntimeError
      |    +-- NotImplementedError
      |    +-- RecursionError
      +-- SyntaxError
      |    +-- IndentationError
      |         +-- TabError
      +-- SystemError
      +-- TypeError
      +-- ValueError
      |    +-- UnicodeError
      |         +-- UnicodeDecodeError
      |         +-- UnicodeEncodeError
      |         +-- UnicodeTranslateError
      +-- Warning
           +-- DeprecationWarning
           +-- PendingDeprecationWarning
           +-- RuntimeWarning
           +-- SyntaxWarning
           +-- UserWarning
           +-- FutureWarning
           +-- ImportWarning
           +-- UnicodeWarning
           +-- BytesWarning
           +-- ResourceWarning

其中BaseExceptionExceptionArithmeticErrorBufferErrorLookupError 主要被作為其他異常的基類。

語法錯誤

在Python中,對於異常和錯誤通常可以分為兩類,第一類是語法錯誤,又稱解析錯誤。也就是程式碼還沒有開始執行,就發生的錯誤。

其產生的原因就是編寫的程式碼不符合Python的語言規範:

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

上面程式碼原因是 print 前面少了 冒號。

異常

即使我們的程式符合python的語法規範,但是在執行的時候,仍然可能傳送錯誤,這種在執行時傳送的錯誤,叫做異常。

看一下下面的異常:

>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero
>>> 4 + spam*3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'spam' is not defined
>>> '2' + 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

異常處理

程式發生了異常之後該怎麼處理呢?

我們可以使用try except 語句來捕獲特定的異常。

>>> while True:
...     try:
...         x = int(input("Please enter a number: "))
...         break
...     except ValueError:
...         print("Oops!  That was no valid number.  Try again...")
...

上面程式碼的執行流程是,首先執行try中的子語句,如果沒有異常發生,那麼就會跳過except,並完成try語句的執行。

如果try中的子語句中發生了異常,那麼將會跳過try子句中的後面部分,進行except的異常匹配。如果匹配成功的話,就會去執行except中的子語句。

如果發生的異常和 except 子句中指定的異常不匹配,則將其傳遞到外部的 try語句中。

一個try中可以有多個except 子句,我們可以這樣寫:

    try:
        raise cls()
    except D:
        print("D")
    except C:
        print("C")
    except B:
        print("B")

一個except也可以帶多個異常:

... except (RuntimeError, TypeError, NameError):
...     pass

except 子句還可以省略異常名,用來匹配所有的異常:

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語句有一個可選的 else 子句,在使用時必須放在所有的 except 子句後面。對於在 try 子句不引發異常時必須執行的程式碼來說很有用。 例如:

for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except OSError:
        print('cannot open', arg)
    else:
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

except可以指定異常變數的名字 instance ,這個變數代表這個異常例項。

我們可以通過instance.args來輸出異常的引數。

同時,因為異常例項定義了 __str__(),所以可以直接使用print來輸出異常的引數。而不需要使用 .args

我們看一個例子:

>>> try:
...     raise Exception('spam', 'eggs')
... except Exception as inst:
...     print(type(inst))    # the exception instance
...     print(inst.args)     # arguments stored in .args
...     print(inst)          # __str__ allows args to be printed directly,
...                          # but may be overridden in exception subclasses
...     x, y = inst.args     # unpack args
...     print('x =', x)
...     print('y =', y)
...
<class 'Exception'>
('spam', 'eggs')
('spam', 'eggs')
x = spam
y = eggs

上面的例子中,我們在try字句中丟擲了一個異常,並且指定了2個引數。

丟擲異常

我們可以使用raise語句來丟擲異常。

>>> raise NameError('HiThere')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: HiThere

raise的引數是一個異常,這個異常可以是異常例項或者是一個異常類。

注意,這個異常類必須是Exception的子類。

如果傳遞的是一個異常類,那麼將會呼叫無參建構函式來隱式例項化:

raise ValueError  # shorthand for 'raise ValueError()'

如果我們捕獲了某些異常,但是又不想去處理,那麼可以在except語句中使用raise,重新丟擲異常。

>>> try:
...     raise NameError('HiThere')
... except NameError:
...     print('An exception flew by!')
...     raise
...
An exception flew by!
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>
NameError: HiThere

異常鏈

如果我們通過except捕獲一個異常A之後,可以通過raise語句再次丟擲一個不同的異常型別B。

那麼我們看到的這個異常資訊就是B的資訊。但是我們並不知道這個異常B是從哪裡來的,這時候,我們就可以用到異常鏈。

異常鏈就是丟擲異常的時候,使用raise from語句:

>>> def func():
...     raise IOError
...
>>> try:
...     func()
... except IOError as exc:
...     raise RuntimeError('Failed to open database') from exc
...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>
  File "<stdin>", line 2, in func
OSError

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

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 4, in <module>
RuntimeError: Failed to open database

上面的例子中,我們在捕獲IOError之後,又丟擲了RuntimeError,通過使用異常鏈,我們很清晰的看出這兩個異常之間的關係。

預設情況下,如果異常是從except 或者 finally 中丟擲的話,會自動帶上異常鏈資訊。

如果你不想帶上異常鏈,那麼可以 from None

try:
    open('database.sqlite')
except IOError:
    raise RuntimeError from None

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 4, in <module>
RuntimeError

自定義異常

使用者可以繼承 Exception 來實現自定義的異常,我們看一些自定義異常的例子:

class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass

class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.

    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """

    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message

class TransitionError(Error):
    """Raised when an operation attempts a state transition that's not
    allowed.

    Attributes:
        previous -- state at beginning of transition
        next -- attempted new state
        message -- explanation of why the specific transition is not allowed
    """

    def __init__(self, previous, next, message):
        self.previous = previous
        self.next = next
        self.message = message

finally

try語句可以跟著一個finally語句來實現一些收尾操作。

>>> try:
...     raise KeyboardInterrupt
... finally:
...     print('Goodbye, world!')
...
Goodbye, world!
KeyboardInterrupt
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>

finally 子句將作為 try 語句結束前的最後一項任務被執行, 無論try中是否產生異常,finally語句中的程式碼都會被執行。

如果 finally 子句中包含一個 return 語句,則返回值將來自 finally 子句的某個 return 語句的返回值,而非來自 try 子句的 return 語句的返回值。

>>> def bool_return():
...     try:
...         return True
...     finally:
...         return False
...
>>> bool_return()
False

本文已收錄於 http://www.flydean.com/09-python-error-exception/

最通俗的解讀,最深刻的乾貨,最簡潔的教程,眾多你不知道的小技巧等你來發現!

歡迎關注我的公眾號:「程式那些事」,懂技術,更懂你!

相關文章