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BaseException，Exception，ArithmeticError，BufferError，LookupError 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
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