python 错误捕获机制分析

python语言是编程中使用率在Top 3之内的语言。python语言以灵活与简单著称，那么越是灵活的语言越需要判断出错的功力。

简单示例

以下是一个简单的错误程序，被除数不可为0，那么看看该代码的执行。

a = 10 

b = 0

c = a / b

print c

出错报告是：在文件error_three.py 的第5行 c = a / b报错，原因是整数除法或者取模运算的被除数为0

解释异常被捕获的流程：当程序运行到 c = a / b时，有异常产生，然后python解释器就捕获了该异常，并判断异常的类型，最后将该异常抛出，终止了程序的运行

python的异常捕获原则是这样的：程序某一行产生异常，解释器会一层层的上报，寻找异常的捕获代码。如果解释一直上报到main()函数中都没有捕获异常的语句，那么main()函数会捕获到异常，并抛出异常。

下面看一个复杂一点的函数异常处理：

 1 #coding:utf-8
 2 
 3 def get_num():
 4     num = int(input("input you num:"))       return num
 5 
 6 def fun_two():
 7     num = get_num()
 8     div = 10 -num
 9     return div
10 
11 def fun_three():
12     two_num = fun_two()
13     three_num = 10 / two_num 
14     print three_num
15 
16 
17 if __name__ == '__main__':
18     fun_three()

这里产生异常的点有两个：

1、被除数为0，在13行

2、输入类型错误在4行

首先我们看第一个异常：

输入10，div = 10 - 10 = 0，three_num = 10 / 0，然后报错。

具体分析报错信息，从上到下：

1、错误出现在文件error_two.py中的19行，出错函数：fun_three

2、在fun_three中的14行，代码：three_num = 10 / two_num中报错，原因是：被除数不能为0。

按照python解释器的工作原理：程序在14行出错，然后一层层上报到main函数，main函数从上到下找到出错点。下面看看第二个错误是不是也符合这个规律。

出错解释：

1、程序在19行出错，出错函数是：fun_three

2、fun_three内部在13行出错，出错代码是函数：two_num = fun_two()

3、fun_two内部在8行出错，出错代码是函数：num = get_num()

4、get_num函数在第4行出错，出错代码是：num = int(input("input you num:")) 。出错原因是：类型错误，int()函数不能转化非数字类型的函数

从以上的分析来看，我们按照一个规律肯定能找到程序出错的地方和原因。但是光找到出错的地方还不够，还要能够自动的处理这些错误。程序要达到的效果是坚决不出错误，万一出了错误也要能够自动的捕获错误，记录下来。本着个原则，我们看看在python中是如果主动捕获错误的。

以第一个简单的程序为例，报错如下：

错误的确是显示出来了，但是程序也停止了。这里有三点要求没有达到：

1、程序终止了，后面如果还有重要代码也无法执行了

2、程序是给大众使用的，程序员肯定能看懂错误原因，但是普通人就不好说了。错误提示没有

3、程序出错也没有错误日志记录，当然前提是需要的话

捕获异常

那么给这个简单的小程序加一个异常捕获的代码：

 1 #coding:utf-8
 2 a = 10 
 3 
 4 b = 0
 5 try:
 6     c = a / b
 7 except:
 8     print "程序出现了异常"
 9 else:
10     print c

再次执行看看：

这样异常就被except捕获到了。并且捕获到之后打印出except中的提示信息。

python中标准的程序异常捕获语句是：

try
    可能出错的语句
except:
    捕获到的异常

一直提到异常，前面我们也见过了两个异常，分别是：TypeError和ZeroDivisionError，这两个异常说的是类型异常和被除数为0。聪明的读者你肯定想到python已经定了常见的，大量的异常类型。是的，具体来说python定义的异常有如下：

 1 BaseException
 2  +-- SystemExit
 3  +-- KeyboardInterrupt
 4  +-- GeneratorExit
 5  +-- Exception
 6       +-- StopIteration
 7       +-- StopAsyncIteration
 8       +-- ArithmeticError
 9       |    +-- FloatingPointError
10       |    +-- OverflowError
11       |    +-- ZeroDivisionError
12       +-- AssertionError
13       +-- AttributeError
14       +-- BufferError
15       +-- EOFError
16       +-- ImportError
17            +-- ModuleNotFoundError
18       +-- LookupError
19       |    +-- IndexError
20       |    +-- KeyError
21       +-- MemoryError
22       +-- NameError
23       |    +-- UnboundLocalError
24       +-- OSError
25       |    +-- BlockingIOError
26       |    +-- ChildProcessError
27       |    +-- ConnectionError
28       |    |    +-- BrokenPipeError
29       |    |    +-- ConnectionAbortedError
30       |    |    +-- ConnectionRefusedError
31       |    |    +-- ConnectionResetError
32       |    +-- FileExistsError
33       |    +-- FileNotFoundError
34       |    +-- InterruptedError
35       |    +-- IsADirectoryError
36       |    +-- NotADirectoryError
37       |    +-- PermissionError
38       |    +-- ProcessLookupError
39       |    +-- TimeoutError
40       +-- ReferenceError
41       +-- RuntimeError
42       |    +-- NotImplementedError
43       |    +-- RecursionError
44       +-- SyntaxError
45       |    +-- IndentationError
46       |         +-- TabError
47       +-- SystemError
48       +-- TypeError
49       +-- ValueError
50       |    +-- UnicodeError
51       |         +-- UnicodeDecodeError
52       |         +-- UnicodeEncodeError
53       |         +-- UnicodeTranslateError
54       +-- Warning
55            +-- DeprecationWarning
56            +-- PendingDeprecationWarning
57            +-- RuntimeWarning
58            +-- SyntaxWarning
59            +-- UserWarning
60            +-- FutureWarning
61            +-- ImportWarning
62            +-- UnicodeWarning
63            +-- BytesWarning
64            +-- ResourceWarning

常见的异常类型如下：

AttributeError：属性错误，特性引用和赋值失败时会引发属性错误

NameError：试图访问的变量名不存在

SyntaxError：语法错误，代码形式错误

Exception：所有异常的基类，因为所有python异常类都是基类Exception的其中一员，异常都是从基类Exception继承的，并且都在exceptions python 模块中定义。

IOError：python ioerror，一般常见于打开不存在文件时会引发IOError错误，也可以解理为输出输入错误

KeyError：使用了映射中不存在的关键字（键）时引发的关键字错误

IndexError：索引错误，使用的索引不存在，常索引超出序列范围

TypeError：类型错误，内建操作或是函数应于在了错误类型的对象时会引发类型错误

ZeroDivisonError：除数为0，在用除法操作时，第二个参数为0时引发了该错误

ValueError：值错误，传给对象的参数类型不正确，像是给int()函数传入了字符串数据类型的参数。

标准异常捕获

在上面的处理函数中我都是用异常的基类去捕获异常的。这样做有一个不好的地方就是我们虽然能捕获异常，但是不能看出是哪一个异常。使用更精确的异常捕获类型能够精确找到出错点。

 1 #coding:utf-8
 2 
 3 def get_num():
 4     try:
 5         num = int(input("input you num:"))
 6    except TypeError,e:
 7         print e
 8 
 9 def fun_two():
10     num = get_num()
11     div = 10 -num
12     return div
13 
14 def fun_three():
15     two_num = fun_two()
16     three_num = 10 / two_num 
17     print three_num
18 
19 
20 if __name__ == '__main__':
21     fun_three()

怎么还是报错了，不是捕获了异常了吗?这里要看清楚，我是在输入的时候捕获的异常，并且异常也捕获到了，看前两行的输出信息：int()函数的参数一定要是一个字符串或者数字，不能使type类型。按照之前的规律去分析一下这里的报错在哪里。

1、报错在21行，函数fun_three

2、fun_three函数中的15行报错，two_num = fun_two()

3、fun_two函数中11行报错，报错代码是：div = 10 - num,报错信息是：TypeError，不支持int类型和空类型的变量相减

这里就是另一个错误了，输入在前，相减在后。至少说明两个问题：一、在输入时精确捕获到异常TypeError；二、捕获异常后面的代码能够正常运行。那么我虽然捕获到了异常，但程序还是异常终止了。原因在于捕获的位置不是最佳位置。尝试换一个位置来试试。

 1 #coding:utf-8
 2 
 3 def get_num():
 4     num = int(input("input you num:"))
 5     return num
 6 
 7 def fun_two():
 8     num = get_num()
 9     div = 10 -num
10     return div
11 
12 def fun_three():
13     try:
14         two_num = fun_two()
15         three_num = 10 / two_num 
16         print three_num
17     except (TypeError,ZeroDivisionError),e:
18         print e
19 
20 
21 if __name__ == '__main__':
22     fun_three()

将错误捕获加在最后调用的地方，并且针对两种可能出现的错误都做了捕获。那么这里理论上就能捕获两个可能出现的错误。我们看看结果如何：

可以看到两种错误都能够捕获到，并且没有报出异常信息。以python解释器错误抛出的规则来分析:

一、当输入为字符串“str”时，程序报错，然后解释器一层层向上寻找异常捕获的语句；

二、在get_num()函数中没有，向上寻找调用它的函数fun_two()，任然没有；

三、继续向上寻找调用fun_two的函数fun_three，在fun_three中寻找到捕获异常的语句except (TypeError,ZeroDivisionError),e

四、捕获到异常之后抛出异常。

python标准出错处理

在编码中常用的出错处理机制是：

try:
    可能出错的地方
except：
    错误捕获，出错时要执行的代码
else:
    没有错误时要执行代码
finally：
    不管有没有错误都要执行的代码

这种出错处理适用于不管有没有出错，都一定要执行某些操作。常见的是打开了文件，不管是否打开成功，都要关闭。

例如：

 1 #coding:utf-8
 2 
 3 try:
 4     f = open('file.txt','w')
 5     print f.read()
 6     f.close()
 7 except IOError,e:
 8     print e
 9 else: 
10     print f.read()
11 finally:
12     if f:
13         f.close()

以写方式打开一个文件，但是却有读操作，这样就会报错。虽然按照文件处理规范，在打开之后也添加了关闭文件的代码，报错之后的代码不会执行，所有这个错误会被except IOError捕获。但是捕获之后打开的文件并没有关闭，文件连接是消耗资源的事件，那么在finally中就要关闭文件连接。

合适的错误捕获能够增加程序的健壮性，是在编码中一定要能够熟练使用的技巧。

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本文作者：goldsunshine
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