Python语法速查： 10. 异常
本篇索引
（1）内置异常
（2）自定义异常
（3）主动引发异常
（4）捕捉异常
（5）error模块
（6）with语句
（1）内置异常
● 异常的基类：
以下这些异常作为具体异常的基类，都不会被显式引发，但是可以使用它们捕捉某种错误。
| 基类名称 | 说明 | ||
|---|---|---|---|
| BaseException |
所有内置异常的基类，其他所有内置异常都派生自该类。 |
||
| Exception | 所有内置的非系统退出异常都派生自此类（即除了：SystemExit, GeneratorExit, KeyboardInterrupt之外的所有内置异常）。所有用户自定义异常也应当派生自此类。 | ||
| ArithmeticError | 算术运算异常的基类，包括溢出、除零等等。 | ||
| LookupError | 索引和键错误的基类。 | ||
| BufferError | 当与缓冲区相关的操作无法执行时引发，一般由用户自行继承使用。 | ||
● 具体异常
以下异常属于经常被引发的异常。
| 具体异常名称 | 说明 |
|---|---|
| 以下异常直接继承自：BaseException | |
| GeneratorExit | 由生成器的.close()方法引发。 |
| KeyboardInterrupt | 由键盘中断（通常为 Ctrl-C）生成。 |
| SystemExit | 程序退出，一般系统函数sys.exit()引发。 |
| 以下异常继承自：BaseException -> Exception | |
| StopIteration | 引发后可停止迭代。 |
| StopAsyncIteration | 由异步迭代器引发停止迭代。 |
| AssertionError | 当 assert 语句失败时引发。 |
| AttributeError | 当属性引用或属性赋值失败时引发。 |
| EOFError | 当 input() 函数未读取任何数据即达到文件结束条件 (EOF) 时将被引发。（文件操作的诸如read()和readline()方法等I/O操作在遇到EOF时会返回空字符串，而不是引发异常） |
| ImportError | 当 import 语句无法找到模块或者 from 无法在模块中找到名称时引发。Python3.3版本后，对此异常添加了name和path属性，用来表示“尝试导入的模块名称”和“触发异常的文件所在的路径”。 |
| ModuleNotFoundError | ImportError的子类，Python3.6版本新加入。当一个模块无法找到时由import引发。 |
| MemoryError | 可用内存不足（但仍可挽救时）时将被引发。 |
| NameError | 在局部或全局命名空间中未找到某个名称时引发。 |
| UnboundLocalError | NameError的子类。引用了未绑定的局部变量时引发。 |
| OSError | Python3.3起，以下都是OSError的别名：IOError、EnvironmentError、WindowsError（仅限Windows中）。 操作系统错误，主要由os模块中的函数引起。 |
| BlockingIOError | OSError的子类。当一个操作阻塞一个设置为非阻塞操作的对象时引发。 |
| ChildProcessError | OSError的子类。当对子进程进行操作失败时将引发，对应于Linux系统调用时的errno中的 ECHILD |
| ConnectionError | 与连接相关问题的基类。 |
| BrokenPipeError | ConnectionError的子类。当试图写入另一端已被关闭的管道，或是试图写入已关闭写入的套接字时引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 EPIPE 和 ESHUTDOWN。 |
| ConnectionAbortedError | ConnectionError的子类。当连接尝试被对端中止时将被引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 ECONNABORTED。 |
| ConnectionRefusedError | ConnectionError的子类。当连接尝试被对端拒绝时将被引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 ECONNREFUSED。 |
| ConnectionResetError | ConnectionError的子类。当连接被对端重置时将被引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 ECONNRESET。 |
| FileExistsError | OSError的子类。当试图创建一个已存在的文件或目录时将被引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 EEXIST。 |
| FileNotFoundError | OSError的子类。当所请求的文件或目录不存在时引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 ENOENT。 |
| InterruptedError | OSError的子类。当系统调用被输入信号中断时引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 EINTR。 |
| IsADirectoryError | OSError的子类。当请求对一个目录执行文件操作时引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 EISDIR。 |
| NotADirectoryError | OSError的子类。当请求对一个非目录对象执行目录操作时引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 ENOTDIR。 |
| PermissionError | OSError的子类。当没有对相应文件操作权限的时候引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 EACCESS和 EPERM |
| ProcessLookupError | OSError的子类。当给定的进程不存在时引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 ESRCH。 |
| TimeoutError | OSError的子类。当一个系统函数发生系统级超时的情况下将被引发。对应于Linux系统调用时的errno中的 ETIMEDOUT。 |
| ReferenceError | 在弱引用访问某个已被垃圾回收的属性时引发，关于弱引用可参见werkref模块。 |
| RuntimeError | 当检测到一个不属于任何其他类别的错误时引发。 |
| NotImplementedError | RuntimeError的子类。当基类的抽象方法需要派生类实现，而派生类未实现时引发。 |
| RecursionError | RuntimeError的子类。Python解释器检测发现超过最大递归深度时引发。 |
| SyntaxError | 解析器语法错误。 |
| IndentationError | SyntaxError的子类。缩进错误时引发。 |
| TabError | IndentationError的子类。当缩进包含对制表符和空格符不一致的使用时引发。 |
| SystemError | Python解释器中的内部错误。 |
| TypeError | 当一个操作或函数被应用于类型不适当的对象时引发。 |
| ValueError | 当操作或函数接收到具有正确类型但值不适合的参数时引发。 |
| UnicodeError | ValueError的子类。Unicode编码或解码错误时引发。 |
| UnicodeEncodeError | UnicodeError的子类。Unicode编码错误。 |
| UnicodeDecodeError | UnicodeError的子类。Unicode解码错误。 |
| UnicodeTranslateError | UnicodeError的子类。在转换过程中产生的与Unicode相关的错误。 |
| 以下异常继承自：BaseException -> Exception -> ArithmeticError | |
| FloatingPointError | 目前未被使用。 |
| OverflowError | 当一个运算结果大到无法表示时将被引发。 |
| ZeroDivisionError | 当除法或取余运算的第二个参数为零时将被引发。 |
| 以下异常继承自：BaseException -> Exception -> LookupError | |
| IndexError | 序列的下标超出范围时引发。 |
| KeyError | 映射（字典）中未找到键时引发。 |
| 以下警告继承自：BaseException -> Exception -> Warning | |
| DeprecationWarning | 与已弃用特性相关警告的基类。 |
| PendingDeprecationWarning | 对于已过时并预计在未来弃用，但目前尚未弃用的特性相关警告的基类。 |
| RuntimeWarning | 与模糊的运行时行为相关的警告的基类。 |
| SyntaxWarning | 与模糊的语法相关的警告的基类。 |
| UserWarning | 用户代码所产生警告的基类。 |
| FutureWarning | 与已弃用特性相关警告的基类。 |
| ImportWarning | 与在模块导入中可能的错误相关的警告的基类。 |
| UnicodeWarning | 与 Unicode 相关的警告的基类。 |
| BytesWarning | 与 bytes 和 bytearray 相关的警告的基类。 |
| ResourceWarning | 与资源使用相关的警告的基类。 会被默认的警告过滤器忽略。 |
（2）自定义异常
可以通过继承Exceptions类而定义自己的异常。定义完之后，可以使用raise语句引发这个新的异常，如下例所示：
class NetworkError(Exception):
pass
raise NetworkError('Cannot find host')
下例显示了如何在自定义异常中带有多个异常值：
class NetworkError(Exception):
def __init__(self, errno, msg):
self.args = (errno, msg) # 赋值给args是必须的，否则用户无法看到自定义异常的任何细节提示信息
self.errno = errno
self.msg = msg
raise NetworkError(1, 'No response')
使用继承机制将异常组成一个层次结构：
class NetworkError(Exception): pass
class HostnameError(NetworkError):
pass
class TimeoutError(NetworkError):
pass
# 以下为引发并捕捉自定义异常
try:
raise TimeoutError('Time out')
except NetworkError as e:
if type(e) is TimeoutError:
pass
（3）主动引发异常
● Assert（断言）
断言的基本目的是：与其让程序在在将来不知某个时候崩溃，不如在程序中不符合某个预判条件时，主动让程序崩溃。 当断言条件不满足时，会引发AssertionError异常。assert的格式为：
assert condition [,msg]
其中，condition是一个表达式，其值若为False时，assert语句就会引发AssertionError异常。 可以在assert语句后添加字符串msg，用来在发生异常时，提示预先设置的字符串信息。
使用举例：
age = -1 assert 0 < age < 100 'The age is fantastic.' # 执行本句时，会引发AssertionError异常，并会提示：The age is fantastic.
assert语句常和 if __debug__语句一起使用。在调试模式中，只读变量__debug__的值为True，可以随意地在代码中加入assert和调试检查。 在最优模式中（通过-O指定），__debug__为False，将省略所有这些额外的检查。
● raise
使用raise语句可主动引发异常，raise语句的格式为：
raise Exception([value])
如果raise语句没有带任何参数，将会再次引发最近一次生成的异常。
raise使用举例：
raise KeyError('abc') # 引发KeyError异常，并提示字符串 'abc'
（4）捕捉异常
通常，使用捕捉异常的代码结构要比使用多个if-else语句判断来得更清晰，而且执行效率也几乎没什么损失，故应该在程序中尽可能使用try/except语句来查错。 一般except语句捕捉并处理完异常后，程序将继续执行跟在最后一个except代码块中的语句，程序并不会返回发生异常时的位置。
如果异常在函数内引发而未被处理，它就会向上传递到函数调用的地方，如果在那里也没有被处理，就会继续向上传递，直到主程序（全局作用域）。 如果主程序里也没有处理，程序会带着堆栈跟踪停止。
如果需要，也可以把未捕捉的异常传递给用户自定义的函数sys.excepthook()进行处理。
● try-except结构：
捕捉单个异常：
try:
x = 2/0
except ZeroDivisionError:
print 'The divisor is zero'
捕捉多个异常：
# 方法一：
try:
x = 2/'a'
except ZeroDivisionError:
pass
except TypeError:
pass
# 方法二：
try:
x = 2/'a'
except (ZeroDivisionError, TypeError, NameError):
print('oops!')
捕捉所有异常：
try:
x = 2/0
except Exception: # 这里使用基类Exception可捕捉除了“键盘中断”和“程序退出”的所有异常
pass
捕捉异常并访问异常对象：
try:
x = 2/0
except Exception as e:
print(e)
这里生成的异常实例e具有一些标准属性，列举如下：
e.args：引发异常时提供的参数元组，一般包含有描述该错误的字符串。
e.__cause__：使用显式关联异常时的前一个异常。
e.__context__：使用隐式关联异常时的前一个异常。
e.__traceback__：与异常相关的跟踪对象。
● try-except-else结构
当try中的语句没有发生异常请跨下，运行else语句块中内容。
示例：
try:
f = open('foo', 'r')
except IOError as e:
print(e)
else:
data = f.read()
f.close()
● try-except-finally结构
finally语句块用于无论try是否有异常，都要运行的代码。如果没有引发异常，finally子句中的代码将在try的代码块执行完后立即执行。 如果捕捉到了异常，则finally中的内容先运行，然后再运行except语句块中的内容。
示例：
try:
f = open('foo', 'r')
data = f.read()
except IOError as e:
print(e)
finally:
f.close() # 无论前面发生什么，都会关闭文件
● try-except-else-finally结构
else和finally也可以组合在一起使用。
示例：
try:
f = open('foo', 'r')
except IOError as e:
print(e)
else:
data = f.read()
finally:
f.close()
（5）error模块
errno模块为各种操作系统调用返回的整数错误代码定义了符号名称，这些整数代码通常可在OSError（别名IOError）异常的errno属性中找到。
os.strerror()函数可以将整数的错误代码转换为字符串信息。
errno模块的errorcode字典，记录了当前操作系统支持的错误代码和POSIX符号名称的对应关系，下表列举了部分常用的错误代码。
OSError中的错误代码信息：
try:
f = open(r'xxxxxx', 'r')
except Exception as e:
print(e.errno)
print(e.args)
# 运行结果为：
2
(2, 'No such file or directory')
os.strerror()使用示例：
import os import errno print(os.strerror(2)) # 运行结果为错误代码2的字符串含义：No such file or directory'
● 常见POSIX错误代码
| 错误代码 | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | EPERM | 操作未得到许可 |
| 2 | ENOENT | 文件或目录不存在 |
| 3 | ESRCH | 进程不存在 |
| 4 | EINTR | 系统调用被中断 |
| 5 | EIO | I/O错误 |
| 6 | ENXIO | 设备或地址不存在 |
| 7 | E2BIG | 参数列表过长 |
| 8 | ENOEXEC | 访问被拒绝 |
| 9 | EBADF | 错误的文件编号 |
| 10 | ECHILD | 无子进程 |
| 11 | EAGAIN | 再试 |
| 12 | ENOMEM | 内存不足 |
| 13 | EACCESS | 访问被拒绝 |
| 14 | EFAULT | 错误的地址 |
| 15 | ENOTBLK | 需要块设备 |
| 16 | EBUSY | 设备或资源方面 |
| 17 | EEXIST | 文件存在 |
| 18 | EXDEV | 跨设备链接 |
| 19 | ENODEV | 没有这个设备 |
| 20 | ENOTDIR | 不是一个目录 |
| 21 | EISDIR | 是一个目录 |
| 22 | EINVAL | 无效参数 |
| 23 | ENFILE | 文件表溢出 |
| 24 | EMFILE | 打开文件过多 |
| 25 | ENOTTY | 不是一个终端 |
| 26 | ETXTBSY | 文本文件忙 |
| 27 | EFBIG | 文件过大 |
| 28 | ENOSPC | 设备上无剩余空间 |
| 29 | ESPIPE | 非法寻址 |
| 30 | EROFS | 只读文件系统 |
| 31 | EMLINK | 链接过多 |
| 32 | EPIPE | 管道已损坏 |
| 33 | EDOM | 数学参数在函数作用域之外 |
| 34 | ERANGE | 无法表示的数学结果 |
| 35 | EDEADLOCK | 文件锁定死锁错误 |
| 36 | ENAMETOOLONG | 文件名过长 |
| 37 | ENOLCK | 无可用记录锁定 |
| 38 | ENOSYS | 函数无法实现 |
| 39 | ENOTEMPTY | 目录不为空 |
| 40 | ELOOP | 遇到过多的符号链接 |
| 84 | EILSEQ | 非法的字节序列 |
| 85 | ERESTART | 中断系统调用需重启 |
| 86 | ESTRPIPE | 流管道错误 |
| 87 | EUSERS | 用户过多 |
| 88 | ENOTSOCK | 非套接字上的套接字操作 |
| 89 | EDESTADDRREQ | 需要目的地址 |
| 90 | EMSGSIZE | 消息过长 |
| 91 | EPROTOTYPE | 套接字的协议类型错误 |
| 92 | ENOPROTOOPT | 协议不可用 |
| 93 | EPROTONOSUPPORT | 不支持协议 |
| 94 | ESOCKTNOSUPPORT | 套接字类型不受支持 |
| 95 | ENOTSUP | 操作被远端支持 |
| 96 | EPFNOSUPPORT | 不支持协议族 |
| 97 | EAFNOSUPPORT | 协议不支持地址族 |
| 98 | EADDRINUSE | 地址已使用 |
| 99 | EADDRNOTAVAIL | 无法分配请求的地址 |
| 100 | ENETDOWN | 网络已关闭 |
| 101 | ENETUNREACH | 网络不可到达 |
| 102 | ENETRESET | 网络由于重置中断连接 |
| 103 | ECONNABORTED | 软件导致连接中断 |
| 104 | ECONNRESET | 对等端已将连接重置 |
| 105 | ENOBUFS | 无可用缓存空间 |
| 106 | EISCONN | 传输端点已经连接 |
| 107 | ENOTCONN | 传输端点未连接 |
| 108 | ESHUTDOWN | 无法在传输端点关闭后发送 |
| 109 | ETOOMANYREFS | 引用过多：无法连接 |
| 110 | ETIMEDOUT | 连接超时 |
| 111 | ECONNREFUSED | 连接被拒绝 |
| 112 | EHOSTDOWN | 主机已关闭 |
| 113 | EHOSTUNREACH | 无路由通向主机 |
| 114 | EALREADY | 操作已经在进行中 |
| 115 | EINPROGRESS | 操作正在进行 |
| 116 | ESTALE | 失效的NFS文件句柄 |
| 125 | ECANCELED | 操作取消 |
| 126 | ENOKEY | 无此键 |
| 127 | EKEYEXPIRED | 键过期 |
| 128 | EKEYREVOKED | 键被撤回 |
| 129 | EKEYREJECTED | 键被服务拒绝 |
| 130 | EOWNERDEAD | 拥有者已不存在 |
| 131 | ENOTRECOVERABLE | 状态不可恢复 |
| 132 | ERFKILL | 操作由于RF-KILL无法进行 |
（6）with语句
with语句支持在“上下文管理器”对象的控制下，执行一系列语句。常用于管理各种系统资源（如文件、锁、连接等）。 当程序中发生异常，而导致脱离正常的释放资源语句时，只要用了with，就可以保证在离开with语句块时自动释放这些资源。下面是2个简单的例子：
自动关闭文件对象
with open('a.txt', 'w') as f:
f.write('xyz\n')
......
f.write('done\n')
# 当程序离开with语句块时，with语句会自动关闭已打开的文件
自动释放锁
import threading
lock = threading.Lock()
with lock:
......
# 当程序离开with语句块时，with语句会自动释放这个锁
● with语句的一般语法：
with obj [as var]
statements
obj对象需要实现__enter__()方法和__exit__()方法来支持with语句。当执行with obj语句时，会自动调用obj.__enter__()方法， 该方法的返回值将被放入指定变量var中。
当程序离开with语句块时，会自动调用obj.__exit__()方法，其入参形式为：__exit__(type, value, traceback)， 三个入参分别为：当前异常的类型、值、跟踪信息。__exit__()方法返回True或False（表示被引发的异常是否得到了处理）
以下为一个用户自定义类支持with的例子，这个类支持对已有列表进行一系列修改， 但这些修改只有在没有发生异常时才会生效，否则原始列表将保持不变。
class ListTransaction(object):
def __init__(self, thelist):
self.thelist = thelist
def __enter__(self):
self.workingcopy = list(self.thelist)
return self.workingcopy
def __exit__(self, type, value, tb):
if type is None:
self.thelist[:] = self.workingcopy
return
# 使用with语句：
items = [1,2,3]
try:
with ListTransaction(items) as working:
working.append(4)
working.append(5)
raise RuntimeError()
except RuntimeError:
pass
print(items)
# 由于在离开with语句块时发生了异常，因此__exit__()的入参type不为None，最终结果为：[1,2,3]
● 使用 contextlib 模块
使用 contextlib 模块可以更加方便地编写上例那样的支持 With 上下文管理语句的类。 它提供了一个 @contextmanager 装饰器，用户使用它装饰某个“函数”，达到上面类似的效果。 下面是一个使用 @contextmanager 装饰器的例子：
from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def ListTransaction(thelist):
workingcopy = list(thelist)
yield workingcopy
# 仅在没有出现错误时，才会修改原始列表
thelist[:] = workingcopy
上面的程序中，装饰器将传递给 yield 的值用作了 __enter__() 方法的返回值（即提供给外部的 With 语句）。在退出 With （即调用 __exit__() 方法）时，执行将在 yield 语句后恢复 （即把原始的 thelist 列表的值改掉）。
如果 With 上下文中引发了异常，它将以异常形式出现在生成器函数中。
