Python--异常处理机制

Python异常处理机制

1、什么是异常处理：

程序运行时常会碰到一些错误，例如除数为 0、年龄为负数、数组下标越界等，这些错误如果不能发现并加以处理，很可能会导致程序崩溃。

可以简单的理解异常处理机制，就是在程序运行出现错误时，让 Python 解释器执行事先准备好的除错程序，进而尝试恢复程序的执行。

借助异常处理机制，甚至在程序崩溃前也可以做一些必要的工作，例如将内存中的数据写入文件、关闭打开的文件、释放分配的内存等。

编写程序时遇到的错误可大致分为两类：

• 语法错误。
• 运行时错误。

1）语法错误：

语法错误，也就是解析代码时出现的错误。当代码不符合 Python 语法规则时，Python解释器在解析时就会报出 SyntaxError 语法错误，与此同时还会明确指出最早探测到错误的语句。

语法错误多是开发者疏忽导致的，属于真正意义上的错误，是解释器无法容忍的，因此，只有将程序中的所有语法错误全部纠正，程序才能执行。

2）运行时错误：

运行时错误，即程序在语法上都是正确的，但在运行时发生了错误。

上面就是用 2/0 ，因为除数为0 没有意思，所以报错。

在 Python 中，把这种运行时产生错误的情况叫做异常（Exceptions）。

Python常见的异常类型：

异常类型	含义
AssertionError	当 assert 关键字后的条件为假时，程序运行会停止并抛出 AssertionError 异常。
AttributeError	当试图访问的对象属性不存在时抛出的异常。
IndexError	索引超出序列范围会引发此异常。
KeyError	字典中查找一个不存在的关键字时引发此异常。
NameError	尝试访问一个未声明的变量时，引发此异常。
TypeError	不同类型数据之间的无效操作。
ZeroDivisionError	除法运算中除数为 0 引发此异常。

知道这些异常后，开发者可以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。这就叫做异常处理。

开发者可以使用异常处理全面地控制自己的程序。异常处理不仅仅能够管理正常的流程运行，还能够在程序出错时对程序进行必的处理。大大提高了程序的健壮性和人机交互的友好性。

2、try-except异常处理：

Python中，用try except语句块捕获并处理异常。

try:
    可能产生异常的代码块
except [ (Error1, Error2, ... ) [as e] ]:
    处理异常的代码块1
except [ (Error3, Error4, ... ) [as e] ]:
    处理异常的代码块2
except  [Exception]:
    处理其它异常

try except 语句的执行流程如下：

1. 首先执行 try 中的代码块，如果执行过程中出现异常，系统会自动生成一个异常类型，并将该异常提交给 Python 解释器，此过程称为捕获异常。
2. 当 Python 解释器收到异常对象时，会寻找能处理该异常对象的 except 块，如果找到合适的 except 块，则把该异常对象交给该 except 块处理，这个过程被称为处理异常。如果 Python 解释器找不到处理异常的 except 块，则程序运行终止，Python 解释器也将退出。

try:
    a = int(input("输入被除数："))
    b = int(input("输入除数："))
    c = a / b
    print("您输入的两个数相除的结果是：", c )
except (ValueError, ArithmeticError):
    print("程序发生了数字格式异常、算术异常之一")
except :
    print("未知异常")
print("程序继续运行")

每种异常类型都提供了如下几个属性和方法，通过调用它们，就可以获取当前处理异常类型的相关信息：

• args：返回异常的错误编号和描述字符串；
• str(e)：返回异常信息，但不包括异常信息的类型；
• repr(e)：返回较全的异常信息，包括异常信息的类型。

try:
    1/0
except Exception as e:
    # 访问异常的错误编号和详细信息
    print(e.args)   # ('division by zero',)
    print(str(e))   # division by zero
    print(repr(e))   # ZeroDivisionError('division by zero',)

3、try except else详解：

使用 else 包裹的代码，只有当 try 块没有捕获到任何异常时，才会得到执行；反之，如果 try 块捕获到异常，即便调用对应的 except 处理完异常，else 块中的代码也不会得到执行。

try:
    result = 20 / int(input('请输入除数:'))
    print(result)
except ValueError:
    print('必须输入整数')
except ArithmeticError:
    print('算术错误，除数不能为 0')
else:
    print('没有出现异常')
print("继续执行")

4、try except finally：资源回收：

Python异常处理机制还提供了一个 finally 语句，通常用来为 try 块中的程序做扫尾清理工作。

注意，和 else 语句不同，finally 只要求和 try 搭配使用，而至于该结构中是否包含 except 以及 else，对于 finally 不是必须的（else 必须和 try except 搭配使用）。

finally 语句的功能是：无论 try 块是否发生异常，最终都要进入 finally 语句，并执行其中的代码块。

基于 finally 语句的这种特性，在某些情况下，当 try 块中的程序打开了一些物理资源（文件、数据库连接等）时，由于这些资源必须手动回收，而回收工作通常就放在 finally 块中。

Python 垃圾回收机制，只能帮我们回收变量、类对象占用的内存，而无法自动完成类似关闭文件、数据库连接等这些的工作。

try:
    a = int(input("请输入 a 的值:"))
    print(20/a)
except:
    print("发生异常！")
else:
    print("执行 else 块中的代码")   
finally :
    print("执行 finally 块中的代码")

即便当 try 块发生异常，且没有合适和 except 处理异常时，finally 块中的代码也会得到执行。

5、raise用法：

Python允许我们在程序中手动设置异常，使用 raise 语句即可。

• 程序发生异常和程序执行错误，它们完全是两码事，程序由于错误导致的运行异常，是需要程序员想办法解决的；

• 但还有一些异常，是程序正常运行的结果，比如用 raise 手动引发的异常。

语法：

raise [exceptionName [(reason)]]

raise 语句有如下三种常用的用法：

1. raise：单独一个 raise。该语句引发当前上下文中捕获的异常（比如在 except 块中），或默认引发 RuntimeError 异常。
2. raise 异常类名称：raise 后带一个异常类名称，表示引发执行类型的异常。
3. raise 异常类名称(描述信息)：在引发指定类型的异常的同时，附带异常的描述信息。

raise 语句引发的异常通常用 try except（else finally）异常处理结构来捕获并进行处理。

try:
    a = input("输入一个数：")
    #判断用户输入的是否为数字
    if(not a.isdigit()):
        raise ValueError("a 必须是数字")
except ValueError as e:
    print("引发异常：",repr(e))
    
输入一个数：a
引发异常： ValueError('a 必须是数字',)

6、sys.exc_info()方法：获取异常信息：

有 2 种方式可获得更多的异常信息，分别是：

1. 使用 sys 模块中的 exc_info 方法；
2. 使用 traceback 模块中的相关函数。

exc_info() 方法会将当前的异常信息以元组的形式返回，该元组中包含 3 个元素，分别为 type、value 和 traceback，它们的含义分别是：

• type：异常类型的名称，它是 BaseException 的子类。
• value：捕获到的异常实例。
• traceback：是一个 traceback 对象。

注意：使用 sys 模块之前，需使用 import 引入。

import sys
try:
    x = int(input("请输入一个被除数："))
    print("30除以",x,"等于",30/x)
except:
    print(sys.exc_info())
    print("其他异常...")
    
请输入一个被除数：0
(<class 'ZeroDivisionError'>, ZeroDivisionError('division by zero',), <traceback object at 0x000001FCF638DD48>)
其他异常...

第 2 行是抛出异常的全部信息，这是一个元组，有 3 个元素，第一个元素是一个 ZeroDivisionError 类；第 2 个元素是异常类型ZeroDivisionError 类的一个实例；第 3 个元素为一个 traceback 对象。

• 如果需要查看 traceback 对象包含的内容，需要先引进 traceback 模块，然后调用 traceback 模块中的 print_tb 方法，并将 sys.exc_info() 输出的 traceback 对象作为参数参入。

#使用 sys 模块之前，需使用 import 引入
import sys
#引入traceback模块
import traceback
try:
    x = int(input("请输入一个被除数："))
    print("30除以",x,"等于",30/x)
except:
    #print(sys.exc_info())
    traceback.print_tb(sys.exc_info()[2])
    print("其他异常...")
    
请输入一个被除数：0
  File "C:\Users\mengma\Desktop\demo.py", line 7, in <module>
    print("30除以",x,"等于",30/x)
其他异常...

输出信息中包含了更多的异常信息，包括文件名、抛出异常的代码所在的行数、抛出异常的具体代码。

7、traceback模块：获取异常信息：

上面已经介绍了部分traceback的内容，下面我们将详细讲讲。

traceback 模块，该模块可以用来查看异常的传播轨迹，追踪异常触发的源头。