Python中级之异常处理

合集 - Python学习笔记(41)
1.如何更好的学习Python2.Python准备之Python环境安装和Pycharm使用3.Python准备之笔记-MarkDown格式及云端笔记4.Python准备之软件开发规范5.Python基础之计算机基础6.Python基础之编程语言7.Python基础之Python基本构成8.Python基础之流程控制9.Python特殊机制之垃圾回收机制10.Python中级之数据类型的内置方法11.Python中级之可变数据类型和不可变数据类型12.Python中级之文件操作13.Python中级之列表字典推导式和三元运算符14.Python中级之深浅拷贝15.Python中级之字符编码
16.Python中级之异常处理
17.Python中级之解压赋值18.Python高级之闭包函数19.Python高级之函数介绍20.Python高级之名称空间与作用域21.Python高级之装饰器22.Python高级之模块与包23.Python高级之迭代器与生成器24.Python模块之re模块25.Python模块之os模块26.Python模块之random模块27.Python模块之序列化模块(json模块与pickle模块)28.Python模块之time模块和datetme模块29.Python高级之递归函数30.Python高级之常见的内置函数31.Python模块之sys模块32.Python模块之hashlib模块33.Python模块之logging模块34.Python面向对象之面向对象编程35.Python面向对象之三大特征-封装36.Python面向对象之绑定方法和非绑定方法37.Python面向对象之三大特征-继承38.Python面向对象之三大特征-多态39.Python面向对象之派生40.Python面向对象之组合41.Python面向对象之反射
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异常处理

【一】什么是异常

  • 异常是程序运行时可能发生的错误或意外情况。在Python中，异常是一种对象，表示程序执行期间发生的错误。
  • 当出现异常时，程序的正常流程会被中断，而是跳转到异常处理流程。

【二】异常分类

  • 在Python中，异常分为两类：
    • 内建异常（Built-in Exceptions）：由Python内部定义的异常，例如ZeroDivisionError、NameError等。
    • 用户自定义异常：由程序员自己定义的异常，用于满足特定的业务需求。

【1】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:迭代器没有更多的值
  • GeneratorExit:生成器(generator)发生异常来通知退出
  • 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
  • ZeroDivisionError:除(或取模)零 (所有数据类型)
  • AssertionError:断言语句失败
  • AttributeError:对象没有这个属性
  • EOFError:没有内建输入,到达EOF 标记
  • 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:序列中没有此索引(index)
  • KeyError:映射中没有这个键
  • MemoryError:内存溢出错误(对于Python 解释器不是致命的)
  • NameError:未声明/初始化对象 (没有属性)
  • UnboundLocalError:访问未初始化的本地变量
  • ReferenceError:弱引用(Weak reference)试图访问已经垃圾回收了的对象
  • RuntimeError:一般的运行时错误
  • NotImplementedError:尚未实现的方法
  • SyntaxError:Python 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
  • 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

【2】Warning(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(runtime behavior)的警告
  • SyntaxWarning:可疑的语法的警告
  • UserWarning:用户代码生成的警告

【三】触发异常

  • 我们可以使用raise语句自己触发异常
raise [Exception [, args [, traceback]]]
  • 语句中 Exception 是异常的类型
    • （例如，NameError）参数标准异常中任一种，args 是自已提供的异常参数。
    • 最后一个参数是可选的（在实践中很少使用），如果存在，是跟踪异常对象。
  • 一个异常可以是一个字符串，类或对象。
    • Python的内核提供的异常，大多数都是实例化的类，这是一个类的实例的参数。
    • 定义一个异常非常简单，如下所示：
def functionName( level ):
    if level < 1:
        raise Exception("Invalid level!", level)
        # 触发异常后，后面的代码就不会再执行
  • 为了能够捕获异常
    • "except"语句必须有用相同的异常来抛出类对象或者字符串。
  • 例如我们捕获以上异常
    • "except"语句如下所示：
try:
    正常逻辑
except Exception,err:
    触发自定义异常    
else:
    其余代码

【四】异常处理

  • 捕捉异常可以使用try/except语句。
    • try/except语句用来检测try语句块中的错误，从而让except语句捕获异常信息并处理。
    • 如果你不想在异常发生时结束你的程序，只需在try里捕获它。
  • try的工作原理是，当开始一个try语句后，python就在当前程序的上下文中作标记，这样当异常出现时就可以回到这里，try子句先执行，接下来会发生什么依赖于执行时是否出现异常。
    • 如果当try后的语句执行时发生异常，python就跳回到try并执行第一个匹配该异常的except子句，异常处理完毕，控制流就通过整个try语句（除非在处理异常时又引发新的异常）。
    • 如果在try后的语句里发生了异常，却没有匹配的except子句，异常将被递交到上层的try，或者到程序的最上层（这样将结束程序，并打印默认的出错信息）。
    • 如果在try子句执行时没有发生异常，python将执行else语句后的语句（如果有else的话），然后控制流通过整个try语句。

【1】异常捕获语法

（1）语法

try:
    # 正常可能会触发异常的代码
except ExceptionType as e:
    # 触发异常后执行的代码

（2）示例

try:
    name = "Dream"
    name[0] = 'd'
except Exception as e:
    print(f"触发异常 :>>>> {e}")
 
# 触发异常 :>>>> 'str' object does not support item assignment

（3）分析

  • 字符串不允许索引取值修改值，因此会报错
  • 报错后被except语句捕获到，并将异常信息打印出来

【2】不带任何异常类型使用except

（1）语法

try:
   # 正常的操作
   ...
except:
   # 发生异常，执行这块代码
   ...

（2）示例

try:
    result = 10 / 0
except:
    print("An error occurred")
 
# An error occurred

（3）分析

  • 在实际代码中不建议使用不带任何异常类型的except语句，因为它会捕获所有异常，包括程序中可能不期望捕获的异常，使得排查问题变得困难。

【3】异常分支语法

（1）语法

try:
    # 正常的操作
    ...
except:
    # 发生异常，执行这块代码
    ...
else:
    # 如果没有异常执行这块代码
    ...

（2）示例

try:
    age = int(input("请输入你的年龄: "))
except ValueError:
    print("Invalid input! Please enter a valid integer.")
else:
    print(f"You entered: {age}")

（3）分析

  • 异常分支语法中的else块中的代码在没有异常发生时执行，它提供了一种清晰的逻辑结构，可以更好地组织代码。

【4】使用相同的except语句来处理多个异常信息

（1）语法

try:
    # 正常的操作
    ...
except(Exception1[, Exception2[, ...ExceptionN]]):
    # 发生以上多个异常中的一个，执行这块代码
    ...
else:
    # 如果没有异常执行这块代码
    ...

（2）示例

try:
    result = 10 / 0
except (ZeroDivisionError, TypeError) as e:
    print(f"Error: {e}")
else:
    print("No exception occurred")

（3）分析

  • 通过使用相同的except语句处理多个异常，可以简化代码并提高可读性。
  • 多个异常类型可以放在一个元组中，用括号括起来。

【5】无论是否发生异常都将执行最后的代码

（1）语法

try:
	# 正常执行的代码
    ...
except:
    # 发生异常，执行这块代码
finally:
	#退出try时总会执行
    ...

（2）示例

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"Error: {e}")
finally:
    print("Finally block is executed")

（3）分析

  • finally块中的代码无论是否发生异常都将被执行，常用于资源的释放、清理等操作。

【6】异常可以带上参数

（1）语法

try:
   # 正常的操作
   ...
except ExceptionType as  Argument:
    # 你可以在这输出 Argument 的值...
    ...

（2）示例

age = input("请输入年龄:>>>> ")
# 定义函数
try:
    res = int(age)
except ValueError as Argument:
    print(f"参数没有包含数字 :>>> {age} 异常为 :>>> {Argument}")
 
# 结果：参数没有包含数字 :>>> dream 异常为 :>>> invalid literal for int() with base 10: 'dream'

（3）分析

  • 当异常发生时，异常对象可以携带一些有用的信息，例如错误消息，通过捕获异常并使用异常对象，可以更好地了解和处理异常情况。

【7】自定义异常

  • 通过创建一个新的异常类，程序可以命名它们自己的异常。
  • 异常应该是典型的继承自Exception类，通过直接或间接的方式。
    • 以下为与RuntimeError相关的实例
      • 实例中创建了一个类，基类为RuntimeError，用于在异常触发时输出更多的信息。
    • 在try语句块中
      • 用户自定义的异常后执行except块语句
      • 变量 e 是用于创建Networkerror类的实例。
class Networkerror(RuntimeError):
    def __init__(self, arg):
        self.args = arg
 
 
# 在你定义以上类后，你可以触发该异常，如下所示：
try:
    raise Networkerror("Bad hostname")
except Networkerror as e:
    print(e.args)
 
# ('B', 'a', 'd', ' ', 'h', 'o', 's', 't', 'n', 'a', 'm', 'e')

【五】断言(assert)

  • 断言是一种声明，用于在代码中标记出预期的状态。
  • 如果断言的条件为False，则会触发AssertionError异常。

【1】语法

assert condition, message
  • condition：断言的条件，如果为False，则触发异常。
  • message：可选参数，用于指定触发异常时的错误消息。

【2】示例

x = 5
assert x > 0, "x must be positive"

断言通常用于在代码中检查某个条件是否满足，如果不满足则抛出异常，有助于及早发现程序中的错误。

（1）简单使用

def divide(dividend, divisor):
    assert divisor != 0, "Divide by zero"
    return dividend / divisor
 
print(divide(10, 5))   # 输出：2.0
print(divide(10, 0))   # 输出：AssertionError: Divide by zero

（2）指定错误信息

def divide(dividend, divisor):
    assert divisor != 0, "Divide by zero - dividend: %d" % dividend
    return dividend / divisor
 
print(divide(10, 5))   # 输出：2.0
print(divide(10, 0))   # 输出：AssertionError: Divide by zero - dividend: 10

（3）简化代码

def divide(dividend, divisor):
    return dividend / divisor if divisor != 0 else None
 
result = divide(10, 0)
assert result is not None, "Divide by zero"
print(result)

【3】小结

  • 需要注意的是，assert语句通常用于调试和测试时使用。
  • 在生产环境中，它可能会导致意想不到的错误产生，因此不应常规使用。
  • 并且，assert语句是有副作用的，因此不应该在实现的逻辑中使用。
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