Python 簡明教程 --- 23，Python 異常處理

時間  2020-07-18
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要麼作第一個，要麼作最好的一個。java

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在這裏插入圖片描述

咱們在編寫程序時，總會不自覺的出現一些錯誤，好比邏輯錯誤，語法錯誤和一些其它的運行時錯誤等。git

  • 邏輯錯誤： 這種錯誤不會致使程序崩潰，它不容易被發現，只有在執行結果不是咱們預期的時候，纔會被發現。
  • 語法錯誤： 這種錯誤是不符合語法規定的錯誤，說白了，就是編譯器或者解釋器沒法理解的代碼。出現這種錯誤時，程序是不能運行的。
  • 其它運行時錯誤： 這種錯誤是程序在運行的過程當中出現的，通常狀況下不會出現，可是極端狀況下會出現，是程序編寫者考慮不夠周全致使的。

在寫程序時必定要把全部的狀況都考慮到，而且處理掉，不能有僥倖心理（認爲某種狀況不會出現）。在程序中，只要是有可能出現的狀況，那就必定會出現。程序員

程序員也喜歡將這些錯誤戲稱爲bug，bug表明軟件系統中的漏洞或缺陷，bug須要修正，不然程序是沒法正常運行的。重要的軟件系統若是出現漏洞，會帶來巨大的危害。所以，在軟件初步完成後，要進行嚴格的，全面的測試，不然將漏洞百出。github

Python 中提供了一套處理錯誤的機制，叫作異常。shell

比較普通的處理錯誤的方法，是使用if 語句 或斷言assert來對各類狀況進行判斷，從而進行相應的處理。而異常是一種更加高級的處理錯誤的機制。微信

1，常見異常

咱們來看一些Python 中常見的異常。閉包

SyntaxError 異常函數

Python 語言有本身的語法格式和規則，若是咱們沒有遵照這些規則，將會出現異常：

>>> print('abc')- # 右括號後邊有一個橫線
  File "<stdin>", line 1
    print('abc')-
                ^
SyntaxError: invalid syntax

上尖括號^指出了異常出現的的位置。

NameError 異常

若是咱們使用了一個未定義的變量，將會出現該異常：

>>> print(a)  # a 變量未定義
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'a' is not defined

ZeroDivisionError 異常

進行除法運算時，若是除數爲0，將會該異常：

>>> 1 / 0 # 除數爲 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero

若是程序沒有處理異常，在異常出現時，將會崩潰退出，Python 解釋器會爲你定位到異常出現的位置，有助於快速的解決異常。

2，處理異常

異常須要捕獲，從而處理異常。若是在發生異常時，這個異常沒有被捕獲處理，這個異常將會一層一層的向上拋，直到這個異常被捕獲處理，或者程序崩潰。

try except 語句

在Python 中使用try 語句塊來捕獲異常，在except 語句塊中處理異常。

咱們通常將有可能出現異常的語句放在try 語句塊中，在except 語句塊中編寫處理異常的措施。

好比，咱們有以下代碼：

def hello(s):
    print('hello %s' % s)

hello('123', 'abc')

其中hello 函數的定義是須要接收一個參數，而在調用時，傳遞了兩個參數，運行此代碼將出現以下異常：

Traceback (most recent call last):
  File "Test.py", line 8, in <module>
    hello('123', 'abc')
TypeError: hello() takes 1 positional argument but 2 were given

代碼在遇到異常時，會在異常代碼處拋出異常，後邊的代碼將不會再執行。若是異常代碼沒有處理，程序將崩潰退出。

咱們能夠這樣處理該異常：

try:
    hello('123', 'abc')
except Exception as e:
    print(e)

咱們將調用語句放在了try 語句塊中，這樣就能夠捕獲異常。except 關鍵字的後邊是要捕獲的異常的名字，as 後邊是捕獲到的異常 e。在except 語句塊中，咱們只是將捕獲到的異常打印了出來，運行該代碼，結果以下：

hello() takes 1 positional argument but 2 were given

可見錯誤被打印了出來。咱們還能夠在打印錯誤以後，再正確的調用hello 函數：

try:
    hello('123', 'abc')
except Exception as e:
    print(e)
    hello('123')

運行結果以下：

hello() takes 1 positional argument but 2 were given
hello 123

可見，運行到hello('123', 'abc') 時，出現異常，而後代碼執行到except 語句塊，print(e) 將錯誤打印出來，又執行了hello('123')。

打印異常是最簡單的處理異常的方式，在工做中，咱們會將異常信息記錄在日誌文件中，這樣能夠將異常記錄下來，以便處理異常。

通常在捕獲異常時，儘可能只在try 語句塊中編寫有可能發生異常的代碼，基本不會發生異常的語句不要寫在try 塊中，這樣能夠減小try 塊中的代碼量，有助於定位問題。

except 語句

except 關鍵字後邊能夠跟一個異常名字，也能夠跟一組異常名字，一組異常時，將多個異常的名字寫在一個元組中，語法以下：

except (Error1, Error2...):
    pass

一個try 語句中，也能夠包含多個except 語句塊，語法以下：

try:
    # 代碼塊
except Error1 as e:
    # 處理 Error1
except Error2 as e:
    # 處理 Error2
    .
    .
    .
except:
    e = sys.exc_info()[0])
    pass

多個except 語句塊時，Python 解釋器會從上到下依次判斷異常的類型，直到符合某個異常時，會執行對應的語句塊中的代碼，在該except 塊以後的except 塊將被忽略。

其中，最後一個except 塊能夠省略異常的名字，這種格式能夠匹配任意的異常，在該塊中，可使用sys.exc_info()[0] 來獲取異常。

在有多個except 語句塊時，要注意，前邊的異常的範圍應該小於等於後邊的異常的範圍，不然，後邊的except 塊將沒有意義。

else 語句

Python 中，try... except... 以後還能夠有一個else語句塊，except 語句塊是在遇到異常時執行的，else 語句塊是在沒有遇到異常時執行的。

發生異常時，示例：

try:
    hello('123', 'abc')
except Exception as e:
    print('發生異常')
    print(e)
else:
    print('沒有發生異常')

上面的代碼中，執行到hello('123', 'abc') 時會發生異常，而後會進入到except 語句塊，else 語句不會被執行，執行結果以下：

發生異常
hello() takes 1 positional argument but 2 were given

沒有發生異常時，示例：

try:
    hello('123')
except Exception as e:
    print('發生異常')
    print(e)
else:
    print('沒有發生異常')

上面代碼中的try 語句塊不會發生異常，那麼except 語句就不會執行，else 語句會執行，結果以下：

hello 123
沒有發生異常

注意：

else 語句的使用頻率並不高。

finally 語句

finally 語句塊不管是否異常都會被執行，該語句塊常常用在須要關閉系統資源的狀況下。

沒有發生異常時，示例以下：

try:
    hello('123')
except Exception as e:
    print('發生異常')
    print(e)
else:
    print('沒有發生異常')
finally:
    print('執行了 finally 語句塊')

上面代碼中，try 語句塊沒有發生異常，else 與 finally 都被執行，except 語句塊沒有執行。運行結果以下：

hello 123
沒有發生異常
執行了 finally 語句塊

發生異常時，示例以下：

try:
    hello('123', 'abc')
except Exception as e:
    print('發生異常')
    print(e)
else:
    print('沒有發生異常')
finally:
    print('執行了 finally 語句塊')

上面代碼中，try 語句塊發生異常，except 與 finally 都被執行，else 語句塊沒有執行。運行結果以下：

發生異常
hello() takes 1 positional argument but 2 were given
執行了 finally 語句塊

注意：

else 語句塊與finally 語句塊能夠同時存在，也能夠同時不存在，也能夠一個存在一個不存在，互不影響。

3，拋出異常

raise 異常

若是你捕獲了一個異常，卻不想完全解決這個異常，而想將該異常向上層拋出，可使用raise 關鍵字。

raise 用於拋出異常，其後能夠跟一個異常對象，或者什麼也不跟。

raise 後跟一個異常對象：

raise Exception('這裏發生了錯誤')

raise 後什麼也不跟：

try:
    hello('123', 'abc')
except Exception as e:
    print('發生異常')
    raise

Python 解釋器會記錄最後一個發生的異常，raise 會將最後一個異常拋出。上面代碼中的raise 至關於raise e。

assert 斷言

assert 語句稱爲斷言，就是判斷某個表達式是否爲真：

  • 表達式爲True 時，正常經過
  • 表達式爲False 時，拋出AssertionError 異常

示例以下：

表達式1 == 1爲True，沒有反應：

>>> assert 1 == 1

表達式1 == 0爲False，拋出異常：

>>> assert 1 == 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AssertionError

4，Python 異常層次結構

Python 異常層次結構以下：

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

可參考這裏：

https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#exception-hierarchy

這些都是內建異常，BaseException 是全部異常的父類，咱們使用最多的是Exception 及其子類。可使用help(類名)來查看每一個類的詳情。

5，自定義異常

有時候，咱們須要定義本身的異常類，來知足本身的需求。

咱們已經知道，Python 異常類有本身的層次結構，全部的類都直接或者間接繼承了BaseException。所以，用戶自定義的異常類，也須要知足這種層次結構。

通常狀況下，自定義異常須要繼承Exception 類。以下：

class MyError(Exception):
    pass

MyError 類的使用方式，跟內建異常類的使用方式同樣。你能夠根據本身的須要，爲MyError 類編寫相應的構造方法，和其它類方法。

若是沒有爲MyError 編寫構造方法，那麼MyError 就繼承了Exception 的構造方法。

6，調試錯誤

程序編寫完成後不必定是正確的，當發現有錯誤時，就須要定位錯誤的位置。

最廣泛，最簡單的調錯的方法就是打印某個變量，經過輸出變量的值，來查看其是不是你想要的結果。

另外一種比較高效，有力的調試代碼的方式是單步調試，便是經過設置斷點，深刻到代碼內部，一步一步的跟蹤查看代碼的執行結果是否正確，從而達到修正代碼的目的。

在C 語言中有一個很是著名的工具叫作gdb，這是一款強大的調試工具。Python 中也有相似的一款工具叫作pdb，它使用起來要比gdb 簡單許多。

在Python 中，pdb 是一個模塊，因此，在使用以前要先使用import pdb 將該模塊引入。而後，在須要調試代碼的地方，使用pdb.set_trace() 方法來設置斷點，在代碼執行到此處時，Python 解釋器就會今後處開始讓你調式代碼。

以下代碼，文件名爲Test.py：

#! /usr/bin/env python3

# 引入 pdb 模塊
import pdb

def hello(s):
    print('hello %s' % s)

# 設置斷點
pdb.set_trace()

hello('python')
hello('java')

咱們使用python3 來運行該程序，以下：

$ python3 Test.py 
> ~/Test.py(12)<module>()
-> hello('python')
(Pdb)

能夠看到代碼在hello('python')以前暫停並進入斷點，控制檯顯示出(Pdb)，咱們能夠在這個後面輸入Python 代碼或者pdb 支持的命令。

pdb 經常使用命令以下：

  • n：進行下一步代碼，即單步執行
  • c：代碼執行到下一個斷點處，若是沒有下一個斷點，則執行到程序結束
  • s：在遇到函數時，使用s 命令，能夠進入函數內部
  • l：列出當前語句周圍的10行代碼
  • p：用於輸出變量的值，至關於print 函數

（完。）

推薦閱讀：

Python 簡明教程 --- 18，Python 面向對象

Python 簡明教程 --- 19，Python 類與對象

Python 簡明教程 --- 20，Python 類中的屬性與方法

Python 簡明教程 --- 21，Python 繼承與多態

Python 簡明教程 --- 22，Python 閉包與裝飾器

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