第十二章异常

# 第十二章异常

## 一、认识异常

### 1、异常定义

- 什么是异常？

异常即是一个事件，该事件会在程序执行过程中发生，影响了程序的正常执行。

一般情况下，在 Python 无法正常处理程序时就会发生一个异常。异常是 Python 对象，表示一个错误。当 Python 脚本发生异常时我们需要捕获处理它，否则程序会终止执行。

- 异常抛出机制

如果我们在运行程序没有返回想要的结果，而且还抛出一个异常信息，那程序员可以根据提供的异常信息，进行恢复处理，修改代码，然后继续执行程序。

下面是一个很简单的例子，模拟报错的程序内容：

执行以上代码，结果为：

请看代码处，① 行能够正常运行，② 行就出现了报错，这时候程序就不能继续向下执行了，程序停止并抛出异常。异常的类型详细在下一小节详细解说。

### 2、异常类型

在 Python 中，各种异常错误都是类，所有的错误类型都继承于 BaseException。基于报错类型可划分为：

- SystemExit(解析器请求退出)

- KeyboardInterrupt(用户中断执行（通常是输入^C)

- GeneratorExit(生成器发生异常来通知退出)

- Exception(常规普通异常，大多数程序的报错都基于这个类)

如下图，为常见的异常错误类型。

请回看上上面的例子，执行代码返回的异常类型是：NameError，原因是使用一个还未赋予对象的变量。"name 'x' is not delined"的意思就是 x 还没有被定义。这样，通过报错，我们可以检查代码的出错原因，进而修改代码，让程序能够执行完成。

相信学习了一段时间的 Python，大家都接触过各种各样的异常报错，不能正常将程序执行完。那遇到报错时候，首先看下报错的异常类型是什么，然后检查对应的代码，找到报错原因并修改代码。这个过程，既能锻炼处理异常代码的能力，也能在错误中进步。

## 二、异常处理

### 1、异常处理

- 什么是异常处理？

当一个程序发生异常时，代表该程序在执行时出现了非正常的情况，无法再执行下去。默认情况下，程序是要终止的。如果要避免程序退出，可以使用捕获异常的方式获取这个异常的名称，再通过其他的逻辑代码让程序继续运行，这种根据异常做出的逻辑处理叫作异常处理。

- 异常为什么需要处理？

实际开发中不能直接讲代码的报错抛给用户，而是通过异常处理的形式给出提示。如果有异常不处理，程序会挂起，异常后的代码都不会执行。这样影响实际程序的使用。

- 捕获异常

在 Python 程序执行过程中发生的异常可以通过 try 语句来检测，可以把需要检测的语句放置在 try 块里面，try 块里面的语句发生的异常都会被 try 语句检测到，并抛出异常给 Python 解释器，Python 解释器会寻找能处理这一异常的代码，并把当前异常交给其处理。这一过程称为捕获异常。如果 Python 解释器找不到处理该异常的代码，Python 解释器会终止该程序的执行。

捕捉异常可以使用多种语句形式：

- try—except

- try—finally

- try—except—finally

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。一个 try 语句可以对应一个或多个 except 语句，但只能对应一个 finally 子句。finally 子句的作用是不管异常有没有发生，该语句块的代码都会被执行。这样就可以把一些不管异常有没有发生，都必须要执行的代码放置到 finally 子句块中。

下面，逐一对以上三种捕捉异常形式进行介绍。

### 2、try...except...

异常处理结构中最常见也最基本的结构。其中 try 子句中的代码块包含可能出错的语句，而 except 子句中的代码块用来处理异常。如果 try 中的代码块没有出现异常，则继续往下执行异常处理结构后面的代码；如果出现异常并且被 except 子句捕获，则执行 except 子句中的异常处理代码；如果出现异常单没有被 except 捕获，则继续往外层抛出；如果所有层都没有捕获并处理该异常，则程序终止并将该异常抛给最终用户。

语法规则如下：

我们用一个例子来说明 try—except 是如何工作的。案例程序很简单，要求用户输入一个数字，然后把用户输入的数字输出到屏幕上。为了更好说明 try—except 捕获异常的作用，下面的代码没有使用 try—except 语句。

当用户输入的不是数字时，上面的程序将会引发 ValueError 异常，程序被终止。如下图所示。

我们当然不希望发生上面的异常，但又无法预防用户输入错误的数据。在这种情况下，可以使用try—except语句来捕获因用户输入错误的数据而发生的异常，然后对异常进行处理就可以了。

上面的代码添加了try—except语句，用于对异常进行处理。把需要检测发生异常的语句放置在try子句块中，把需要处理异常的语句放置在except子句块中。except后面的ValueError是Python提供的标准异常名称，当传入函数的参数无效时，该异常被抛出。Python提供了几十个标准异常名称，用于处理在不同情况下发生的异常。

当不清楚异常需要使用哪个标准异常名称时，可以直接使用BaseException异常名称或Exception异常名称，BaseException异常是所有异常的基类，Exception异常是常规错误的基类。上小节就列出了Python提供的常用的标准异常的名称。

注意：一个 try 语句可能包含多个except子句，分别来处理不同的特定的异常。但只有一个分支会被执行，类似else。这个可以课外尝试练习一下。

### 3、try...finally...

finally子句是无论异常是否发生，是否捕捉,都会执行的一段代码.你可以将 finally 仅仅配合try 一起使用,也可以和 try-except(else 也是可选的)一起使用。

try-finally 语句和 try-except区别在于它不是用来捕捉异常的。作为替代,它常常用维持一致的行为。我们得知无论 try 中是否有异常触发,finally 代码段都会被执行。比如，我们在执行一长串关联命令时，会有一个问题，如果当中一个命令失败了，整个命令串事实上就没有必要执行下去了。在异常发生时，我们也需要执行一些收场工作。比如 close() 方法关闭文件。这时 try...finally... 结构就可以派上用场了。

```

try:

f = open('a.txt', 'w')

f.write('Hello!')

finally:

f.close()

```

　try...finally... 虽然好用，但是代码段有点长。上一节的with 语句适用于对资源进行访问的场合，确保不管使用过程中是否发生异常都会执行必要的“清理”操作，释放资源，比如文件使用后自动关闭、线程中锁的自动获取和释放等。

```

with open('a.txt', 'w') as f:

f.write('Hello!')

```

和上面 try...finally... 实现一样的功能。但是代码精简很多。

### 4、try...except...finally

try语句块的任何一条语句抛出异常时，后面的语句将不再执行，此时的控制权已经移交给except语句块。但在一些特殊情况下，这样的处理方式会存在一些问题，例如在一段打开文件并写入数据到文件的代码中，对文件的打开、写入、关闭等操作代码都放置在try语句块中，当执行写入文件的操作抛出异常时，后面关闭文件的语句将不会被执行，从而导致一些系统资源不能被及时释放。在这样的情况下，可以使用finally子句来解决这些问题。

注意：finally是可选的选项。