【Python】异常

异常

一. 了解异常

当检测到一个错误时，解释器就无法继续执行了，反而出现了一些错误的提示，这就是所谓的"异常"。
例如：以 r 方式打开一个不存在的文件。

open('test.txt', 'r')

二. 异常的写法

2.1 语法

try:
    可能发生错误的代码
except:
    发生异常时执行的代码
else:
    没有异常时执行的代码
finally:
    不管有没有异常都会执行的代码

2.2 快速体验

需求：尝试以 r 模式打开文件，如果文件不存在，则以 w 方式打开。

try:
    f = open('test.txt', 'r')
except:
    f = open('test.txt', 'w')

2.3 捕获指定异常

2.3.1 语法

try:
    可能发生错误的代码
except 异常类型:
    如果捕获到该异常类型执行的代码

2.3.2 体验

try:
    print(num)
except NameError:
    print('有错误')

注意：

1. 如果尝试执行的代码的异常类型和要捕获的异常类型不一致，则无法捕获异常。
2. 一般try下方只放一行尝试执行的代码。

2.3.3 捕获多个指定异常

当捕获多个异常时，可以把要捕获的异常类型的名字，放到except 后，并使用元组的方式进行书写。

try:
    print(1/0)
except (NameError, ZeroDivisionError):
    print('有错误')

2.3.4 捕获异常描述信息

try:
    print(num)
except (NameError, ZeroDivisionError) as result:
    print(result)

2.3.5 捕获所有异常

Exception是所有程序异常类的⽗类。

try:
    print(num)
except Exception as result:
    print(result)

2.4 异常的else

else表示的是如果没有异常要执行的代码。

try:
    print(1)
except Exception as result:
    print(result)
else:
    print('我是else，是没有异常的时候执⾏的代码')

2.5 异常的finally

finally表示的是无论是否异常都要执行的代码，例如关闭文件。

try:
    f = open('test.txt', 'r')
except Exception as result:
    f = open('test.txt', 'w')
else:
    print('没有异常，真开⼼')
finally:
    f.close()

异常的with（使用）

with可以翻译为使用

Python 中的 with 语句用于异常处理，封装了 try…except…finally 编码范式，提高了易用性。

with 语句使代码更清晰、更具可读性， 它简化了文件流等公共资源的管理。

在处理文件对象时使用 with 关键字是一种很好的做法。

我们可以看下以下几种代码实例：

不使用 with，也不使用 try…except…finally

实例

file = open('./test_runoob.txt', 'w')
file.write('hello world !')
file.close()

以上代码如果在调用 write 的过程中，出现了异常，则 close 方法将无法被执行，因此资源就会一直被该程序占用而无法被释放。 接下来我们呢可以使用 try…except…finally 来改进代码：

实例

file = open('./test_runoob.txt', 'w')
try:
  file.write('hello world')
finally:
  file.close()

以上代码我们对可能发生异常的代码处进行 try 捕获，发生异常时执行 except 代码块，finally 代码块是无论什么情况都会执行，所以文件会被关闭，不会因为执行异常而占用资源。

使用 with 关键字：

实例

with open('./test_runoob.txt', 'w') as file:
  file.write('hello world !')

使用 with 关键字系统会自动调用 f.close() 方法， with 的作用等效于 try/finally 语句是一样的。

我们可以在执行 with 关键字后检验文件是否关闭：

实例

>>> with open('./test_runoob.txt') as f:
...   read_data = f.read()

>>> # 查看文件是否关闭
>>> f.closed
True

with 语句实现原理建立在上下文管理器之上。

上下文管理器是一个实现 __enter__ 和 __exit__ 方法的类。

使用 with 语句确保在嵌套块的末尾调用 __exit__ 方法。

这个概念类似于 try...finally 块的使用。

实例

with open('./test_runoob.txt', 'w') as my_file:
  my_file.write('hello world!')

以上实例将 hello world! 写到 ./test_runoob.txt 文件上。

在文件对象中定义了 __enter__ 和 __exit__ 方法，即文件对象也实现了上下文管理器，首先调用 __enter__ 方法，然后执行 with 语句中的代码，最后调用 __exit__ 方法。 即使出现错误，也会调用 __exit__ 方法，也就是会关闭文件流。

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]]]

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')
  except NameError:
    print('An exception flew by!')
    raise

An exception flew by!
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 2, **in** ?
NameError: HiThere

断言

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。

断言可以在条件不满足程序运行的情况下直接返回错误，而不必等待程序运行后出现崩溃的情况，例如我们的代码只能在 Linux 系统下运行，可以先判断当前系统是否符合条件。

语法格式如下：

assert expression

等价于：

if not expression:
    raise AssertionError

assert 后面也可以紧跟参数:

assert expression [, arguments]

等价于：

if not expression:
    raise AssertionError(arguments)

以下为 assert 使用实例：

>>> assert True   # 条件为 true 正常执行
>>> assert False   # 条件为 false 触发异常
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, **in** <module>
AssertionError
>>> assert 1==1   # 条件为 true 正常执行
>>> assert 1==2   # 条件为 false 触发异常
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
AssertionError

>>> assert 1==2, '1 不等于 2'
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
AssertionError: 1 不等于 2
>>>

以下实例判断当前系统是否为 Linux，如果不满足条件则直接触发异常，不必执行接下来的代码：

实例

import sys
assert ('linux' in sys.platform), "该代码只能在 Linux 下执行"

# 接下来要执行的代码

三. 异常的传递

体验异常传递
需求：

1. 尝试只读方式打开test.txt文件，如果文件存在则读取文件内容，文件不存在则提示用户即可。
2. 读取内容要求：尝试循环读取内容，读取过程中如果检测到用户意外终止程序，则 except 捕获异常并提示用户。

import time
try:
    f = open('test.txt')
    try:
        while True:
            content = f.readline()
            if len(content) == 0:
                break
            time.sleep(2)
            print(content)
    except:
        # 如果在读取⽂件的过程中，产⽣了异常，那么就会捕获到
        # ⽐如 按下了 ctrl+c
        print('意外终⽌了读取数据')
    finally:
        f.close()
        print('关闭⽂件')
except:
    print("没有这个⽂件")

四. 自定义异常

在Python中，抛出自定义异常的语法为 raise 异常类对象 。

需求：密码长度不足，则报异常（用户输入密码，如果输入的长度不足3位，则报错，即抛出自定义异常，并捕获该异常）。

# ⾃定义异常类，继承Exception
class ShortInputError(Exception):
    def __init__(self, length, min_len):
        self.length = length
        self.min_len = min_len
    
    # 设置抛出异常的描述信息
    def __str__(self):
        return f'你输⼊的⻓度是{self.length}, 不能少于{self.min_len}个字符'

def main():
    try:
        con = input('请输⼊密码：')
        if len(con) < 3:
            raise ShortInputError(len(con), 3)
    except Exception as result:
        print(result)
    else:
        print('密码已经输⼊完成')

main()