十二、错误 和 异常
一、异常介绍
Python 是一门解释型语言，只有在程序运行后才会执行语法检查。所以，只有在运行或测试程序时，才会真正知道该程序能不能正常运行。
Python 有两种错误很容易辨认：语法错误和异常。
1.1、语法错误
程序解析时遇到的错误。
例如以下程序，因缺少 : 而出现语法错误。
while True print(1)
# while True print(1)
# ^^^^^
# SyntaxError: invalid syntax
1.2、异常
Python 程序的语法是正确的，在运行它的时候，也有可能发生错误。运行期检测到的错误被称为异常。
例如以下程序，因变量名未找到而引发 NameError。
print(var1)
# print(var1)
# ^^^^
# NameError: name 'var1' is not defined. Did you mean: 'vars'?
大多数的异常都不会被程序处理，都以错误信息的形式打印出来，错误信息的前面部分显示了异常发生的上下文，并以调用栈的形式显示具体信息。
二、异常处理
对异常进行处理并不是将错误规避了，而是当程序运行的时候，出现错误的时候提供解决方案，不终止程序，可以让程序继续执行。
2.1、try except
可以使用 try except 语句来捕获异常并处理。
2.1.1、语法
try:
可能发生异常的代码
except:
异常处理的代码
# 如果没有发生异常，程序会忽略 except 中的代码，继续向下执行。
# 如果发生了异常，会忽略 try 中剩余代码，执行 except 中的代码。
2.1.2、案例
try:
result = 3 / 1
print("没有发生异常")
except:
print("发生异常了")
print("End")
2.2、捕获指定类型的异常以及获取异常描述信息
在打印出来的异常信息中，冒号之前是异常类型，冒号之后是异常描述信息。
# NameError: name 'a' is not defined
# NameError: 冒号之前是异常类型
# : name 'a' is not defined 冒号之后是异常描述信息
如果出现的异常不是我们指定的类型中的其中一个，我们在程序中想对不同类型的异常进行不同的处理，并在处理异常的时候，要获取异常信息，我们可以通过如下方式。
2.2.1、语法
try:
可能发生异常的代码
except 异常类型1 as 变量名1:
异常处理的代码
except 异常类型2 as 变量名2:
异常处理的代码
except (异常类型3, 异常类型4, 异常类型5) as 变量名3:
异常处理的代码
except:
异常处理的代码
-
如果没有发生异常，程序会忽略 except 中的代码，继续向下执行。
-
如果发生了异常，会忽略 try 中剩余代码，根据异常类型匹配到相应的 except 并执行其中的代码。
-
如果发生了异常，且异常类型无法和任何 except 匹配，异常将向外传递。
-
一个 except 可以同时处理多个异常，将这些异常放在一个元组中。
-
最后一个 except 可以忽略异常类型，它将被作为通配符使用。
2.2.2、案例
try:
result = 3 / 0
print("发生异常了")
except ZeroDivisionError as e:
print(e)
except (RuntimeError, TypeError, NameError) as e:
print(e)
except:
print("发生了其他异常")
2.3、else
可选地将 else 放在所有 except 之后。如果 try 中代码没有发生异常，将执行 else 中的代码。
2.3.1、语法
try:
# 可能发生异常的代码
except 异常类型1 as 变量名1:
# 异常处理的代码
except 异常类型2 as 变量名2:
# 异常处理的代码
else:
# 没有异常时执行的代码
2.3.2、说明
-
从执行效果上说，将代码放到 else 块和直接放到 try 块中是一样的。
-
将 try 正常执行完毕而没有引发任何异常后被执行的代码放到 else 中。提供了一种清晰的逻辑区分，将正常情况的代码与异常处理代码分开，使代码更易于理解和维护，有助于代码的可读性和可维护性。
-
例如，你希望在 try 块中有些操作执行成功后，再执行其它代码，那就可以把代码放到 else 语句块中。
2.3.2、案例
try:
result = x / y
except ZeroDivisionError:
print("除数不能为零！")
else:
print(f"结果是：{result}")
2.4、finally
可选地，放在最后。无论是否发生异常都会执行的代码，通常用于执行一些必须要进行的清理操作，例如关闭文件、释放资源（如网络连接、数据库连接、锁等），即使在执行 try 块中的代码时出现了异常，也能保证这些操作得以完成。
2.4.1、语法
try:
# 可能发生异常的代码
except 异常类型1 as 变量名1:
# 异常处理的代码
except 异常类型2 as 变量名2:
# 异常处理的代码
else:
# 没有异常时执行的代码
finally:
# 无论是否发生异常都会执行的代码
2.4.2、说明
-
如果从执行效果上说，大部分场景，将代码放到 finally 语句和放到 try-except 块外效果是一样的。
-
finally 语句是 try-except 结构的一部分，它确保了无论 try 块中是否发生异常，无论 except 块是否被执行，其中的代码都会被执行。
-
直接放在 try-except 结构外面的代码只会在 try-except 结构正常执行完毕后才会执行，如果在 try 块中出现异常且没有被 except 块捕获，或者在 except 块中出现了新的异常导致程序终止，那么这部分代码将不会被执行。
2.4.3、案例
# try:
# result = 3 / 0
# except ZeroDivisionError as e:
# print(e)
# else:
# print(result)
# finally:
# print("finally")
# print("End")
#输出结果：
# division by zero
# finally
# End
try:
result = 3 / 0
except NameError as e:
print(e)
else:
print(result)
finally:
print("finally")
print("End")
#输出结果：
# finally
# Traceback (most recent call last):
# File "e:\Hello\hello.py", line 15, in <module>
# result = 3 / 0
# ~~^~~
# ZeroDivisionError: division by zero
三、抛出
3.1、raise
当你想要在代码中明确表示发生了错误或异常情况时，可以使用 raise 来抛出异常。这可以帮助你在满足某些条件时停止程序的正常执行，并将控制权转移到异常处理部分。
3.1.1、语法
raise 异常类型("异常描述")
3.1.2、案例
def int_add(x, y):
if isinstance(x, int) and isinstance(y, int):
return x + y
else:
raise TypeError("参数类型错误")
print(int_add(1, 2)) # 3
print(int_add("1", "2")) # TypeError: 参数类型错误
3.2、assert 断言
assert 用于判断一个表达式，在表达式条件为 False 的时候触发异常，常用于调试程序。
3.2.1、语法
assert 表达式 [, 异常描述]
等价于：
if not 表达式:
raise AssertionError([异常描述])
3.2.2、案例
def int_add(x, y):
assert isinstance(x, int) and isinstance(y, int), "参数类型错误"
return x + y
print(int_add(1, 2)) # 3
print(int_add("1", "2")) # AssertionError: 参数类型错误
四、自定义异常
通过直接或者间接继承 Exception 类来创建自己的异常。例如：
class MyError(Exception):
def __init__(self, value):
self.value = value
def __str__(self):
return repr(self.value)
try:
raise MyError(1)
except MyError as e:
print("触发自定义异常:", e.value)
五、异常的传递
当存在 try 嵌套或函数嵌套时，若内层出现了异常且在内层无法处理，会将异常一层一层向外传递，直到异常被处理或程序报错。
try:
try:
print(1 / 0)
except NameError as e:
print("第三层", e)
except TypeError as e:
print("第二层", e)
except Exception as e:
print("第一层", type(e), e)
# 第一层 <class 'ZeroDivisionError'> division by zero
六、with 关键字
Python 中的 with 语句用于异常处理，封装了 try except finally 编码范式，提供了一种简洁的方式来确保资源的正确获取和释放，同时处理可能发生的异常，提高了易用性。使代码更清晰、更具可读性，简化了文件流等公共资源的管理。
6.1、语法
with expression as variable:
# 代码块
-
expression：通常是一个对象或函数调用，该对象需要是一个上下文管理器，即实现了 enter 和 exit 方法。
-
variable：是可选的，用于存储 expression 的 enter 方法的返回值。
6.2、工作原理
-
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。 -
当执行 with 语句时，会调用 expression 对象的 enter 方法。
-
enter 方法的返回值可以被存储在 variable 中（如果有），以供 with 代码块中使用。
-
然后执行 with 语句内部的代码块。
-
无论在代码块中是否发生异常，都会调用 expression 对象的 exit 方法，以确保资源的释放或清理工作，这类似于 try-except-finally 中的 finally 子句。
6.3、案例：打开一个文件并向其中写入内容，验证出现异常后文件是否正常关闭。
6.3.1、常规方式
try:
file = open("test.txt", "w")
file.write(a)
file.close()
finally:
print("文件是否关闭：", file.closed) # 文件是否关闭： False
6.3.2、使用 try finally
try:
file = open("test.txt", "w")
try:
file.write(a)
finally:
file.close()
finally:
print("文件是否关闭：", file.closed) # 文件是否关闭： True
6.3.3、使用 with
try:
with open("test.txt", "w") as f:
f.write(a)
finally:
print("文件是否关闭：", f.closed) # 文件是否关闭： True
七、Python 常见异常
7.1、异常基类
| 异常 | 说明 |
|---|---|
BaseException |
所有内置异常的基类。它不应该被用户自定义类直接继承（这种情况请使用 Exception）。 |
Exception |
所有内置的非系统退出类异常都派生自此类。所有用户自定义异常也应当派生自此类。 |
ArithmeticError |
此基类用于派生针对各种算术类错误而引发的内置异常：OverflowError, ZeroDivisionError, FloatingPointError。 |
BufferError |
当与缓冲区相关的操作无法执行时将被引发。 |
LookupError |
此基类用于派生当映射或序列所使用的键或索引无效时引发的异常：IndexError, KeyError。这可以通过 codecs.lookup() 来直接引发。 |
7.2、异常基类
| 异常 | 说明 |
|---|---|
AssertionError |
当 assert 语句失败时将被引发。 |
AttributeError |
当属性引用或赋值失败时将被引发。 |
IndexError |
当序列抽取超出范围时将被引发。 |
KeyError |
当在现有键集合中找不到指定的映射（字典）键时将被引发。 |
KeyboardInterrupt |
当用户按下中断键（通常为 Control-C 或 Delete）时将被引发。 |
MemoryError |
当一个操作耗尽内存但情况仍可（通过删除一些对象）进行挽救时将被引发。 |
NameError |
当某个局部或全局名称未找到时将被引发。 |
OSError |
此异常在一个系统函数返回系统相关的错误时将被引发，此类错误通常由系统调用引发。 |
浙公网安备 33010602011771号