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外观

异常 ​

本节介绍Python的异常。

异常的定义 ​

  • 异常是一个事件，该事件会在程序执行时发生，影响程序的正常执行。
  • 一般情况下，在Python无法正常处理程序时就会发生一个异常。
  • 异常是Python对象，表示一个错误。
  • 当Python脚本发生异常时，我们需要捕获处理它，否则程序会终止运行。
  • 当你执行可能出错的代码时，需要适当的异常处理程序用于阻止潜在的错误发生。
  • 在异常可能发生的地方添加异常处理程序，对于用户明确错误是一种好办法。

常见的异常 ​

  • ZeroDivisionError除零异常
python
In [1]: 1/0
---------------------------------------------------------------------------
ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-9e1622b385b6> in <module>
----> 1 1/0

ZeroDivisionError: division by zero
  • AttributeError属性异常
python
In [2]: import os                                                               

In [3]: os.name                                                                 
Out[3]: 'posix'

In [4]: os.Name                                                                 
---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-4-edb55bc87dba> in <module>
----> 1 os.Name

AttributeError: module 'os' has no attribute 'Name'
  • ImportError导入异常
python
In [5]: import maths                                                                                                                   
---------------------------------------------------------------------------
ImportError                               Traceback (most recent call last)
<ipython-input-8-6e25cba24411> in <module>
----> 1 import maths

ImportError: No module named 'maths'

In [6]: import math
  • IndexError索引异常
python
In [7]: list1=['a','b']

In [8]: list1[3]
---------------------------------------------------------------------------
IndexError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-8-831b15cbf272> in <module>
----> 1 list1[3]

IndexError: list index out of range
  • SyntaxError语法异常
python
In [9]: print 'hello'
  File "<ipython-input-9-5a1ef41e7057>", line 1
    print 'hello'
                ^
SyntaxError: Missing parentheses in call to 'print'
  • IndentationError缩进异常
python
In [10]: a = 1                                                                                                                         

In [11]: if a > 0: 
    ...:     print(a) 
    ...:   print(a + 1)                                                                                                                
  File "<tokenize>", line 3
    print(a + 1)
    ^
IndentationError: unindent does not match any outer indentation level

内置异常 ​

Python所有的错误都是从BaseException类派生的，内置异常见如下:

python
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

异常处理语法 ​

异常处理语法如下:

python
try:
    <statements>        #运行try语句块，并试图捕获异常
except <ExceptionErrorName1>:
    <statements>        #如果ExceptionErrorName1异常发现，那么执行该语句块。
except (ExceptionErrorName2,ExceptionErrorName3):
    <statements>        #如果元组内的任意异常发生，那么捕获它
except <ExceptionErrorName4> as <variable>:
    <statements>        #如果ExceptionErrorName4异常发生，那么进入该语句块，并把异常实例命名为variable
except:
    <statements>        #发生了以上所有列出的异常之外的异常
else:
<statements>            #如果没有异常发生，那么执行该语句块
finally:
    <statement>         #无论是否有异常发生，均会执行该语句块

说明:

  • else和finally是可选的，可能会有0个或多个except，但是，如果出现一个else的话，必须有至少一个except。
  • 不管你如何指定异常，异常总是通过实例对象来识别，并且大多数时候在任意给定的时刻激活。一旦异常在程序中某处由一条except子句捕获，它就死掉了，除非由另一个raise语句或错误重新引发它。
  • 在try中的代码如果发生异常，则会被捕获，然后执行except中的代码，否则跳过except块代码，此时执行else语句块。
  • 无论异常是否发生finally语句块的代码一定会执行。
  • 在对异常进行处理时，建议except后面接具体的异常名称，不要直接使用except不接任何异常名去处理异常，因为except适用于任何异常类型，你可以使用一个except去捕获所有的异常，但这样的处理方式会比较泛化。
  • 可以使用as将异常名称赋值给变量，再输出存储在变量中的异常信息。

异常处理示例 ​

  • 示例1

处理除零异常:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt1(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')

expt1(4,0)

运行:

python
meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py 
程序出现异常，异常信息：被除数为0

以上程序，我们已经获取到了除零异常ZeroDivisionError,感觉自己处理得很完美。假如我们将expt1(4,0)改为expt1(4,''),然后再运行看看会发生什么。

运行:

python
[meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py 
Traceback (most recent call last):
  File "try_except_else_finally.py", line 10, in <module>
    expt1(4,'')
  File "try_except_else_finally.py", line 5, in expt1
    c = a/b
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'int' and 'str'

怎么又出现了一个TypeError类型异常，但我们却没有捕获到，上面提示不能在int类型和字符串类型之间做除法运算。看来我们要补上这个异常的处理，获取到这个异常。

  • 示例2

我们改一个这个脚本文件:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt2(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a和b类型不同,仅支持float或int类型')

expt2(4,'')

运行:

python
[meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型

我们看一下能不能捕获除零异常:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt2(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a和b类型不同,仅支持float或int类型')

expt2(4,0)

运行:

python
[meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
程序出现异常，异常信息：被除数为0

可以看出除零异常和类型异常都能正常的捕获到。

  • 示例3

联合else和finally一起使用，修改脚本文件:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt3(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型')
    else:
        print('No exception')
    finally:
        print('always display')
expt3(4, 2)

运行:

python
[meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py 
the value is:2.0
No exception
always display

没有异常正常运行，打印出4/2的值为2.0,因为没有异常，except语句不会被执行，但else语句会被执行，所有会打印出"No exception"，另外finally语句一直会被执行，所以"always display"会被打印出来。

异常中的return语句 ​

如果在异常处理时指定return语句，会出现什么效果。

  • 没有异常,且没有设置return

示例4:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt4(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
        # return 'try'
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
        # return 'exceptZero'
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型')
        # return 'exceptType'
    else:
        print('No exception')
        # return 'else'
    finally:
        print('always display')
        # return 'finally'

if __name__ == '__main__':
    return_string = expt4(4, 2)
    print('return_string:{}'.format(return_string))

运行:

python
meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
the value is:2.0
No exception
always display
return_string:None

因为没有指定return语句，返回的是隐式返回值None。

  • 没有异常,且try中设置return

示例5:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt4(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
        return 'try'
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
        # return 'exceptZero'
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型')
        # return 'exceptType'
    else:
        print('No exception')
        # return 'else'
    finally:
        print('always display')
        # return 'finally'

if __name__ == '__main__':
    return_string = expt4(4, 2)
    print('return_string:{}'.format(return_string))

运行:

python
meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
the value is:2.0
No exception
return_string:try

仅在try中有return时，没有异常的情况下，会返回try中的返回值"try"。

  • 没有异常，在try,except,else,finally中都有return语句

示例6:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt4(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
        return 'try'
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
        return 'exceptZero'
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型')
        return 'exceptType'
    else:
        print('No exception')
        return 'else'
    finally:
        print('always display')
        return 'finally'

if __name__ == '__main__':
    return_string = expt4(4, 2)
    print('return_string:{}'.format(return_string))

运行:

python
meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
the value is:2.0
always display
return_string:finally

没有异常，在try,except,else,finally中都有return语句时，会返回finally中的返回值"finally"，并且except,else语句不会被执行,try中的return语句不起作用。

  • 没有异常，在except,else,finally中有return语句

示例7:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt4(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
        # return 'try'
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
        return 'exceptZero'
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型')
        return 'exceptType'
    else:
        print('No exception')
        return 'else'
    finally:
        print('always display')
        return 'finally'

if __name__ == '__main__':
    return_string = expt4(4, 2)
    print('return_string:{}'.format(return_string))

运行:

python
meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
the value is:2.0
No exception
always display
return_string:finally

此时，没有异常，except被忽略，else语句被执行，打印出"No exception"，但最后的返回值还是finally语句中的返回值"finally"。

  • 没有异常，在except,else中有return语句

示例8:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt4(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
        # return 'try'
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
        return 'exceptZero'
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型')
        return 'exceptType'
    else:
        print('No exception')
        return 'else'
    finally:
        print('always display')
        # return 'finally'

if __name__ == '__main__':
    return_string = expt4(4, 2)
    print('return_string:{}'.format(return_string))

运行:

python
meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
the value is:2.0
No exception
always display
return_string:else

没有异常，在except和else中有return时，会将return中的返回值"else"作为函数的返回值。

  • 有异常，在try,except,else,finally中都有return语句

示例9:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt4(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
        return 'try'
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
        return 'exceptZero'
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型')
        return 'exceptType'
    else:
        print('No exception')
        return 'else'
    finally:
        print('always display')
        return 'finally'

if __name__ == '__main__':
    return_string = expt4(4, 0)
    print('return_string:{}'.format(return_string))

运行:

python
meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
程序出现异常，异常信息：被除数为0
always display
return_string:finally

有异常，else不会被执行，except语句会执行，由于最后finally有return语句，最后返回值是finally语句中的"finally"。

  • 有异常，在try,except,else中都有return语句

示例10:

python
# Filename: try_except_else_finally.py
# Author: meizhaohui
def expt4(a, b):
    try:
        c = a/b
        print('the value is:{}'.format(c))
        return 'try'
    except ZeroDivisionError:
        print('程序出现异常，异常信息：被除数为0')
        return 'exceptZero'
    except TypeError:
        print('程序出现异常，异常信息：参数a或b的类型不支持，仅支持float或int类型')
        return 'exceptType'
    else:
        print('No exception')
        return 'else'
    finally:
        print('always display')
        # return 'finally'

if __name__ == '__main__':
    return_string = expt4(4, 0)
    print('return_string:{}'.format(return_string))

运行:

python
meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 try_except_else_finally.py
程序出现异常，异常信息：被除数为0
always display
return_string:exceptZero

有异常，由于finally语句没有return语句，try有异常，不会执行try代码块中的return语句，执行except语句，返回值是除零异常中的"exceptZero"。

总结：

  1. try中有return语句时，会阻止else语句的执行，并不影响finally语句的执行。
  2. try中没有return语句时，如果try中没有异常，except语句会被跳过，执行else语句。
  3. 在含有return的情况下，并不会阻碍finally语句的执行。
  4. 在try和finally中都有return时，无论有没有异常，finally语句会修改最后的返回值。
  5. 在finally中没有return语句时，try,except,else中有return语句，没有异常时，else中返回值作为最终返回值;有异常时，except中返回值作为最终返回值。
  6. 如果没有异常发生，try中有return 语句，这个时候else块中的代码是没有办法执行到的，但是finally语句中如果有return语句会修改最终的返回值，我个人理解的是try中return语句先将要返回的值放在某个CPU寄存器，然后运行finally语句的时候修改了这个寄存器的值，最后在返回到try中的return语句返回修改后的值。
  7. 如果有异常发生，try中的return语句肯定是执行不到，在捕获异常的except语句中，如果存在return语句，那么也要先执行finally的代码，finally里面的代码会修改最终的返回值，然后在从except块的return语句返回最终修改的返回值， 和第5条一致。

以上总结可以看在使用try进行异常捕获处理时，return语句的处理相当麻烦。总结以下三点:

  • 不要在try,except,else里面写返回值，如果没有finally语句，就在最后面写return语句，或者将return语句写在finally中。
  • try,except,else里面是做某事，不处理返回值。
  • 在try中的代码尽可能的少，减少异常出现的可能性。

raise手动抛出异常 ​

使用raise语句手动抛出异常：

  • raise ExceptionErrorName # 抛出ExceptionErrorName异常
  • raise ExceptionErrorName('info') # 抛出ExceptionErrorName异常,提供额外的异常信息info

示例:

python
In [1]: raise NameError
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-42b67b2fc75d> in <module>
----> 1 raise NameError

NameError:

In [2]: raise NameError('名称异常')
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-daa6ee1852fc> in <module>
----> 1 raise NameError('名称异常')

NameError: 名称异常

In [3]: raise ZeroDivisionError('除零异常')
---------------------------------------------------------------------------
ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)
<ipython-input-3-02e66f4d0766> in <module>
----> 1 raise ZeroDivisionError('除零异常')

ZeroDivisionError: 除零异常

自定义异常 ​

  • 用户可以自己定义一个Python中没有涉及的异常。
  • 自定义异常必须直接或间接的继承Exception类。
  • 自定义异常按照命名规范以"Error"结尾，显式地告诉用户这是异常。
  • 自定义异常只能使用raise方式手动抛出。

我们定义一个网络异常的自定义异常:

python
# Filename: networkerror.py
# Author: meizhaohui

class NetworkError(RuntimeError):
    def __init__(self, host):
        self._host = host

    def __str__(self):
        return 'Unknow host:{}'.format(self._host)

if __name__ == '__main__':
    try:
        raise NetworkError('python.org')
    except NetworkError as e:
        print('NetworkError: %s' % e)

运行:

python
[meizhaohui@localhost python_scripts]$ python3 networkerror.py
NetworkError: Unknow host:python.org

说明：

  • 自定义异常类NetworkError继承RuntimeError,而从内置异常图中可以看RuntimeError继承Exception，因此NetworkError是间接继承Exception类的。
  • 使用raise手动抛出NetworkError异常，并在except中捕获，并打印出异常的信息。

参考文献:

  1. Python异常处理
  2. Built-in Exceptions
  3. Python异常及处理方法总结
  4. Python中的异常处理
  5. Python——异常
  6. python的try finally (还真不简单)
  7. python try except else finally 执行顺序详细分析

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