Python 基础学习10：异常

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文章大纲

程序运行时通常有两种情况：正常和异常。异常事件可能是错误也可能是其它没有预料的事件，Python 提供了异常处理机制，在面临异常时可以帮助处理，而不是通过条件语句一一的去处理，况且总有预料不到的错误。

异常

Python 使用异常对象来表示异常状态，当遇到错误时将引发异常。
当异常对象没有被处理（也称为捕获）时，程序会终止并显示错误的信息（traceback）

1 / 0
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#59>", line 1, in <module>
    1 / 0
ZeroDivisionError: division by zero

异常对象都属于某个类，可以通过多种方式引发和捕获异常实例，从而采取措施，而不是让程序失败终止。

raise 语句

当出现问题是，会自动引发异常，也可以主动的引发异常。
使用 raise 语句，并将一个类（必须是 Exception 的子类）或实例作为参数。
将类作为参数时会自动创建一个实例。

raise Exception
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#62>", line 1, in <module>
    raise Exception
Exception

可以在引发错误时，指出发生的信息：

raise Exception('hyperdrive overload')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#64>", line 1, in <module>
    raise Exception('hyperdrive overload')
Exception: hyperdrive overload

有很多内置的异常类，都可以用于 raise 语句中：

类名描述
Exception几乎所有的异常类都是基于它派生的
AttributeError引用属性或给它赋值失败时引发的
OSErrorOS 不能执行指定的任务时引发，有多个子类
IndexError使用序列中不存在索引时引发，为 LookupError 的子类
KeyError使用隐射中不存在的键时引发，为 LookupError 的子类
NameError找不到名称时引发
SyntaxError代码不正确时引发
TypeError将内置操作或函数用于类型不正确的对象时引发
ValueError将内置操作或函数用于类型正确但包含的值不合适时引发
ZeroDivisionError在除法或求模运算的第二参数为零时引发

自定义异常类

虽然内置异常类涉及的范围很广，但可能需要实现自己的需求，也可以创建自定义异常类。
创建自定义异常类，与创建普通类是一样的，但是务必直接或间接的继承 Exception 类。

class CustomError(Exception): pass

捕获异常

异常是可以对其进行处理的，称为捕获异常。
使用 try/except 语句来捕获异常：

try:
    1 / 0
except:
    print("the second number can't be zero!")


the second number can't be zero!

重新引发

捕获异常后，如果要重新引发它（继续向上传播）可使用 raise 且不提供任何参数。
在设计程序时可以设置一个“抑制”开头，用来控制异常是否要继续向上传播。

class MuffledCalculator:
    muffled = False
    def calc(self, expr):
        try:
            return eval(expr)
        except ZeroDivisionError:
            if self.muffled:
                print('Division by zero is illegal')
            else:
                raise


calculator = MuffledCalculator()
calculator.calc('10/2')
5.0

calculator.calc('10/0')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#90>", line 1, in <module>
    calculator.calc('10/0')
  File "<pyshell#87>", line 5, in calc
    return eval(expr)
  File "<string>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero

calculator.muffled = True
calculator.calc('10/0')
Division by zero is illegal

有时可能想引发其它的异常，进入 except 子句的异常将作为异常上下文存储起来，并出现最终的错误消息中：

try:
    1 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#100>", line 2, in <module>
    1 / 0
ZeroDivisionError: division by zero

During handling of the above exception, another exception occurred:

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#100>", line 4, in <module>
    raise ValueError
ValueError

可以使用 raise ... from ... 来提供自己的上下文，使用 None 可以禁用上下文：

try:
    1 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError from None

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#102>", line 4, in <module>
    raise ValueError from None
ValueError

多个 except 子句

在进行除法运算时，除数是零会引发异常，除数时非数值型也会产生异常，所以仅仅捕获 ZeroDivisionError 是不够的。可以在 try/except 语句中添加一个 except 子句：

try:
    x = int(input('Enter the first number: '))
    y = int(input('Enter the second number: '))
    value = x / y
    print('x / y is ', value)
except ZeroDivisionError:
    print("The second number can't be zero!")
except TypeError:
    print("That wasn't a number, was it?")

如果要使用一个 except 子句捕获多种异常，可以使用元组来指定异常类型：

try:
    x = int(input('Enter the first number: '))
    y = int(input('Enter the second number: '))
    value = x / y
    print('x / y is ', value)
except (ZeroDivisionError, TypeError):
    print('Input a wrong number!')

捕获对象

可以在 except 子句中访问异常对象（实例）本身，如果是捕获多个异常（元组指定多个异常类型）时，也是返回一个对象。

try:
    x = int(input('Enter the first number: '))
    y = int(input('Enter the second number: '))
    value = x / y
    print('x / y is ', value)
except (ZeroDivisionError, TypeError) as e:
    print(e)

捕获所有异常

即使处理了好几种异常，可能还有一些没有预料到的异常，通常没有必要去隐藏没有被发现的异常，而是让程序立即崩溃，要捕获所有异常，只需在 except 语句中不指定任何异常类即可。

异常捕获中使用 else

可以像条件语句和循环一样，给捕获异常添加一个 else 子句：

try:
    print('hello')
except:
    print('what?')
else:
    print('Ah..')


hello
Ah..

当出现异常时：

try:
    1 / 0
    print('hello')
except:
    print('what?')
else:
    print('Ah..')


what?

仅当没有引发异常时，才会执行 else 中的语句。

else 也可以实现跳出循环，配合异常捕获：

while True:
    try:
        x = int(input('Enter the first number: '))
        y = int(input('Enter the second number: '))
        value = x / y
        print('x / y is ', value)
    except Exception as e:
        print('Invalid input,', e)
        print('pls try again.')
    else:
        break

当没有引发异常时将执行 else 语句中的 break 进而跳出循环。

finally 子句

finally 子句可用于在发生异常时执行清理工作，是 try 子句配套的命令。

x = None
try:
    1 / 0
finally:
    print('Cleaning up ...')
    del x

使用 del 删除变量可能是不太适宜，但是 finally 非常适合用于确保文件或网络套接字等资源的关闭。
在一条语句中同时包含 try except finally else ：

try:
    1 / 0
except NameError:
    print('error value')
else:
    print('well done')
finally:
    print('Cleaning up')

异常与函数

如果不处理函数中引发的异常，它将向上传播到调用函数的地方，如果调用的位置没有处理，异常将继续传播，直至到达主程序（全局作用域）。如果主程序中也没有处理异常，程序将终止并显示跟踪堆栈。

def faulty():
    raise Exception('Something is wrong')

def ignore_exception():
    faulty()


def handle_exception():
    try:
        faulty()
    except:
        print('Exception handled')



ignore_exception()
Traceback (most recent call last):
  File "/usr/lib64/python3.12/idlelib/run.py", line 580, in runcode
    exec(code, self.locals)
  File "<pyshell#28>", line 1, in <module>
  File "<pyshell#20>", line 2, in ignore_exception
  File "<pyshell#14>", line 2, in faulty
Exception: Something is wrong

handle_exception()
Exception handled

最佳实践

可以使用条件语句来表达异常处理实现的目标，但这边编写出来的代码可能不那么自然，可读性没有那么高。
很多情况下，相比与使用 if/else ，使用 try/except 语句更加自然，也更符合 Python 的风格，尽量养成尽可能使用 try/except 语句的习惯。

不那么异常的情况

如果只想发出警号，可使用模块 warnings 中的 warn 函数。

from warnings import warn
warn('warning')

Warning (from warnings module):
  File "<pyshell#34>", line 1
UserWarning: warning

warn('warning')
warn('important')

Warning (from warnings module):
  File "<pyshell#36>", line 1
UserWarning: important

警告只会显示一次，如果再次执行最后一行，什么事情都不会发生。

可使用模块 warnings 中的函数 filterwarning 来抑制发出的警告（或特定类型的警告），并指定要采取的措施（error 或 ignore）。

from warnings import filterwarnings
filterwarnings("ignore")
warn('warning')
filterwarnings("error")
warn('warning')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#44>", line 1, in <module>
    warn('warning')
UserWarning: warning

还可以根据异常来过滤掉特定类型的警告：

filterwarnings("ignore",category=DeprecationWarning)
warn('This func is too old.', DeprecationWarning)

filterwarnings("error",category=DeprecationWarning)
warn('This func is too old.', DeprecationWarning)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#54>", line 1, in <module>
    warn('This func is too old.', DeprecationWarning)
DeprecationWarning: This func is too old.

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