Python 异常处理 及 程序调试

 

异常处理

在编程过程中为了增加友好性，在程序出现bug时一般不会将错误信息显示给用户，而是现实一个提示的页面

异常种类

python中的异常种类非常多，每个异常专门用于处理某一项异常！！！

AttributeError 试图访问一个对象没有的树形，比如foo.x，但是foo没有属性x
IOError 输入/输出异常；基本上是无法打开文件
ImportError 无法引入模块或包；基本上是路径问题或名称错误
IndentationError 语法错误（的子类） ；代码没有正确对齐
IndexError 下标索引超出序列边界，比如当x只有三个元素，却试图访问x[5]
KeyError 试图访问字典里不存在的键
KeyboardInterrupt Ctrl+C被按下
NameError 使用一个还未被赋予对象的变量
SyntaxError Python代码非法，代码不能编译(个人认为这是语法错误，写错了）
TypeError 传入对象类型与要求的不符合
UnboundLocalError 试图访问一个还未被设置的局部变量，基本上是由于另有一个同名的全局变量，
导致你以为正在访问它
ValueError 传入一个调用者不期望的值，即使值的类型是正确的

ArithmeticError
AssertionError
AttributeError
BaseException
BufferError
BytesWarning
DeprecationWarning
EnvironmentError
EOFError
Exception
FloatingPointError
FutureWarning
GeneratorExit
ImportError
ImportWarning
IndentationError
IndexError
IOError
KeyboardInterrupt
KeyError
LookupError
MemoryError
NameError
NotImplementedError
OSError
OverflowError
PendingDeprecationWarning
ReferenceError
RuntimeError
RuntimeWarning
StandardError
StopIteration
SyntaxError
SyntaxWarning
SystemError
SystemExit
TabError
TypeError
UnboundLocalError
UnicodeDecodeError
UnicodeEncodeError
UnicodeError
UnicodeTranslateError
UnicodeWarning
UserWarning
ValueError
Warning
ZeroDivisionError

对于上述实例，异常类只能用来处理指定的异常情况，如果非指定异常则无法处理。

try  

当我们认为某些代码可能会出错时，就可以用try来运行这段代码，如果执行出错，则后续代码不会继续执行，而是直接跳转至错误处理代码，即except语句块，

except

可以有多个except来捕获不同类型的异常

else

当没有异常发生时，会自动执行else语句

finally 

无论异常与否，最终执行该代码块

try:
    print('try...')
    r = 10 / int('2')
    #r = 10 / int('a')   
    #r = 10 / 0
    print('result:', r)
except ValueError as e:
    print('ValueError:', e)
except ZeroDivisionError as e:
    print('ZeroDivisionError:', e)
else:　　
    print('no error!')
finally:
    print('end')

执行结果：

r = 10 / int('2')时 

try...
result: 5.0
no error!
end

r = 10 / int('a')时

try...
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'a'
end

r = 10 / 0时

try...
ZeroDivisionError: division by zero
end

Python所有的异常都是从BaseException类派生的，他可以捕获任意异常。对于特殊处理或提醒的异常需要先定义，最后定义BaseException来确保程序正常运行。

常见的错误类型和继承关系：

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

try:
    print('try...')
    r = 10 / 0
    print('result:', r)
except ValueError as e:
    print('ValueError:', e)
except BaseException as e:
    print('Err')
else:
    print('no error!')
finally:
    print('end')

执行结果：

try...
Err
end

 

使用try...except捕获异常可以跨越多层调用，比如函数main()调用foo()，foo()调用bar()，结果bar()出错了，这时，只要main()捕获到了，就可以处理。

也就是说，不需要在每个可能出错的地方去捕获错误，只要在合适的层次去捕获错误就可以了。这样一来，就大大减少了写try...except...finally的麻烦。

调用堆栈

如果错误没有被捕获，它就会一直往上抛，最后被Python解释器捕获，打印一个错误信息，然后程序退出。

记录错误

如果不捕获错误，自然可以让Python解释器来打印出错误堆栈，但程序也被结束了。既然我们能捕获错误，就可以把错误堆栈打印出来，然后分析错误原因，同时，让程序继续执行下去。

Python内置的logging模块可以非常容易地记录错误信息，通过配置，logging还可以把错误记录到日志文件里，方便事后排查。

 

自定义异常

class MyException(BaseException):
    def __init__(self, msg):
        self.message = msg
    def __str__(self):
        return self.message

def foo(s):
    n = int(s)
    if n==0:
        raise MyException('invalid value: %s' % s)  # raise 主动触发异常
    return 10 / n

foo('0')

执行，可以最后跟踪到我们自己定义的错误：

Traceback (most recent call last):
File "err2.py", line 15, in <module>
foo('0')
File "err2.py", line 12, in foo
raise MyException('invalid value: %s' % s)
__main__.MyException: invalid value: 0

只有在必要的时候才定义我们自己的错误类型。如果可以选择Python已有的内置的错误类型（比如ValueError，TypeError），尽量使用Python内置的错误类型。

 

异常处理的另一种方式

def foo(s):
    n = int(s)
    if n==0:
        raise ValueError('invalid value: %s' % s)
    return 10 / n

def bar():
    try:
        foo('0')
    except ValueError as e:
        print('ValueError!')
        raise　　# raise语句如果不带参数，就会把当前错误原样抛出。

bar()

执行结果：

ValueError!
Traceback (most recent call last):
File "err3.py", line 16, in <module>
bar()
File "err3.py", line 11, in bar
foo('0')
File "err3.py", line 6, in foo
raise ValueError('invalid value: %s' % s)
ValueError: invalid value: 0

这种错误处理方式相当常见。捕获错误目的只是记录一下，便于后续追踪。但是，由于当前函数不知道应该怎么处理该错误，所以，最恰当的方式是继续往上抛，让顶层调用者去处理。好比一个员工处理不了一个问题时，就把问题抛给他的老板，如果他的老板也处理不了，就一直往上抛，最终会抛给CEO去处理。

此外，在except中raise一个Error，还可以把一种类型的错误转化成另一种类型：

try:
    10 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError('input error!')

 

断言

凡是用print()来辅助查看的地方，都可以用断言（assert）来替代

assert后面的表达式应该是True，否则，根据程序运行的逻辑，如果断言失败，assert语句本身就会抛出AssertionError：

def foo(s):
    n = int(s)
    assert n != 0, 'n is zero!'
    return 10 / n

def main():
    res=foo('0')
    print(res)

main()

执行结果：

Traceback (most recent call last):
File "assert.py", line 12, in <module>
main()
File "assert.py", line 9, in main
res=foo('0')
File "assert.py", line 5, in foo
assert n != 0, 'n is zero!'
AssertionError: n is zero!