Python 中的异常 (Exception)

以下 Python 版本为 Python 3.8.10 .

初探异常
异常处理
- try... 捕获异常
- raise 抛出异常
结语
在 OI 中的应用
- 不定行读入
- 中缀表达式

初探异常

错误与异常

错误：

语法错误 .
逻辑错误 .

异常：程序运行过程中，出现的意料之外的错误（大概类似 corner case），例如除 0（ZeroDivisionError），尾迭代器自增（StopIteration），解包一个 int 等（TypeError），其他异常见「常见异常」.

很明了吧 .

Traceback

我们平时写 Python 码写出 bug 则解释器会报错（运行时），这个就是 Traceback .

处理用户未处理的异常的方法就是先终止程序，再通过 Traceback（堆栈回溯，也称向后追踪）来显示异常发生的上下文 .

我们可以通过引用 traceback 模块来访问 Traceback .

Python 所有异常

Python 异常	解释
`BaseException`	所有异常的基类
`SystemExit`	解释器请求退出
`KeyboardInterrupt`	用户中断执行（通常是输入 `^C`）
`Exception`	常规错误的基类
`StopIteration`	迭代器越界
`GeneratorExit`	生成器异常于是通知退出
`SystemExit`	Python 解释器请求退出
`StandardError`	所有的内建标准异常的基类
`ArithmeticError`	所有数值计算错误的基类
`FloatingPointError`	浮点计算错误
`OverflowError`	数值运算超出最大限制（上溢）
`ZeroDivisionError`	除 / 取模零（所有数据类型）
`AssertionError`	断言 (assert) 异常
`AttributeError`	对象没有这个属性
`EOFError`	输入读到 EOF
`EnvironmentError`	操作系统错误的基类
`IOError`	输入 / 输出操作失败
`OSError`	操作系统错误
`WindowsError`	系统调用失败
`ImportError`	导入模块/对象失败
`LookupError`	无效数据查询的基类
`IndexError`	序列 (list) 中找不到要调用的索引
`KeyError`	映射 (map) 中找不到要调用的键
`MemoryError`	内存溢出
`NameError`	未声明 / 初始化对象
`UnboundLocalError`	访问未初始化的本地变量
`ReferenceError`	弱引用试图访问已经垃圾回收了的对象
`RuntimeError`	一般的运行时错误
`NotImplementedError`	调用没有的方法
`SyntaxError`	语法错误
`IndentationError`	缩进错误
`TabError`	Tab 和空格混用
`SystemError`	一般的解释器系统错误
`TypeError`	对类型无效的操作
`ValueError`	传入无效的参数（类型不对）
`UnicodeError`	Unicode 相关的错误
`UnicodeDecodeError`	Unicode 解码时的错误
`UnicodeEncodeError`	Unicode 编码时错误
`UnicodeTranslateError`	Unicode 转换时错误
`Warning`	所有警告的基类
`DeprecationWarning`	关于被弃用的特征的警告
`FutureWarning`	关于构造将来语义会有改变的警告
`OverflowWarning`	旧的关于自动提升为长整型 (long) 的警告
`PendingDeprecationWarning`	关于特性将会被废弃的警告
`RuntimeWarning`	可疑的运行时行为的警告
`SyntaxWarning`	可疑的语法的警告
`UserWarning`	用户代码生成的警告

异常处理

try... 捕获异常

这个可以类比 C++ 中的 try ... catch，不过 Python 异常更灵活一点（因为解释性甚至连 C++ 中一些引发编译错误 (Compile Error, CE) 的内容都能补救回来）

平凡的处理方法是 try ... except：

try:
    代码
except 错误类型A as 接受错误信息的变量A:
    处理代码A
except 错误类型B as 接受错误信息的变量B:
    处理代码B
...

except 里面啥都不填就是自动捕获所有异常 .

接受处理的变量，设为 e，则可以做：

str(e) / e.message，只给出异常信息的字符串，不包括异常信息的类型 .
repr(e)，给出较全的异常信息，包括异常信息的类型 .
使用 traceback 模块，此时获取的信息最全，与 Python 解释器运行程序出现错误信息一致，下面是两个常用方法：
- traceback.print_exc() 打印异常信息到标准错误流 (stderr) .
- traceback.format_exc() 将同样的输出获取为字符串 .
其余用法请查阅文档 .
使用 sys 模块：sys.exc_info() 方法可以获取正在处理的异常信息，即 except 子句正在处理的异常，其返回值为一个 tuple 类型的三元组 (exc_type, exc_value, exc_traceback)，其中，exc_type 为获取到的异常类型；exc_value 为该异常类型对象；exc_traceback 为一个 traceback 对象，包含异常最初发生的调用栈信息 .
例子：

a = 10
b = 0
try:
    c = a / b
    print(c)
except ZeroDivisionError as e:
    print(str(e))
    print(repr(e))

print("done")

输出：

division by zero
ZeroDivisionError('division by zero')
done

另外，这个错误类型可以列举，例如：

# Python 3
a = 10
b = 0
try:
    c = b / a
    print(c)
except (IOError, ZeroDivisionError) as x:
    print(x)
else:
    print("no error")

print("done")

输出：

0.0
no error
done

我们发现上面的实例中出现了一个 else 字句，这个的意思估计大家也能猜出来吧 —— 没有异常的时候进行的操作 .

一个完整的 try... 语法结构实际上应该包含 except，else 和 finally 子句，形如：

try:
    ...
except 异常1 as 异常信息1:
    ...
except 异常2 as 异常信息2:
    ...
except:
    ...
else:
    ... # 这里是没有异常时执行的
finally:
    ... # 这里是不管有没有异常最后都执行一下的

我觉得也不需要放实例，非常的明了 .

注意尽量不要在 try ... 语句中使用 raise，return 这种可能退出程序的语句，例如：

def foo(x):
    try:
        x += 1
        return x 
    finally:
        return x+1

print(foo(11))

输出：

这说明，try ... except 语句中使用 return 实际上 finally 子句是会执行的 .

具体的：

在函数中的 try ... except 语句使用 return 后,仍然会执行 finally 中的内容 .
在 finally 使用 return 会导致异常无法回溯 .

还有就是关于性能了，我们尽量是少让它 try ... except，例如下面这个实例：

for i in range(114514):
    try:
        pass
    except:
        pass

就可以改写为

try:
    for i in range(114514):
        pass
except:
    pass

raise 抛出异常

raise 可以抛出一个异常，例如：

print(114514)
raise SyntaxError
print(1919810)

这样中间就会出一个 SyntaxError .

SyntaxError 实际上是一个类，抛出异常时，会自动生成它的一个对象，Python 实际上抛出的是这个对象 .

当然，也可以自行生成对象:

raise SyntaxError()

结语

我觉得异常还是 Python 中比较基础的知识点，希望大家掌握 .

以下是 OI 特供版内容：

在 OI 中的应用

不定行读入

我们知道 Python 读没了会抛出 EOFError .

所以 try ... except 一下就可以判断读没读完，也就可以实现不定行读入了 .

中缀表达式

中缀表达式

输入一个中缀表达式（由 \(0\dots9\) 组成的运算数，加 + 减 - 乘 * 除 /（除为整除）四种运算符，左右小括号组成 . 注意 - 也可作为负数的标志，表达式以 @ 作为结束符），判断表达式是否合法，如果不合法，输出 NO；否则请把表达式转换成后缀形式，再求出后缀表达式的值并输出 .

黑盒测试不用管转换后缀表达式，只需要求值即可 .

一开始先把 @ 去掉，这个非常平凡 .

然后 Python 有方法 eval 可以返回一行 Python 语句返回的结果，就像在解释器中直接输入一样 .

这样我们就可以直接使用 eval 来计算了 .

注意这里的除是整除所以要先把 / 全部 replace 成 //，这样才符合 Python 语法 .

eval 如果运行不下去了就会抛出异常，我们根据这个来判断 NO 即可 .

注意抛出的不一定是 SyntaxError，比如下面这组数据：

(5*(5-9)-4)+7-9*2+5(*(+6-2))@

eval 会抛出 TypeError .

下面是完整代码：

import traceback
s = input().split('@')[0].replace("/", "//")
try:
    print(eval(s))
except:
    print("NO")
    traceback.print_exc() # debug

posted @ 2022-08-21 22:05 yspm 阅读(1962) 评论(3) 编辑收藏举报

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