8.错误和异常

8.1 常见报错

程序中经常会出错，常见的错误包括但不限于:

• 语法错误：”SyntaxError：invalid syntax”
• 异常：xxError，如NameError、TypeError、IndentationError、ModuleNotFoundError等

语法错误，在运行前就可以发现。如果使用PyCharm会有红色波浪线提醒你，请检查拼写、缩进、符号等是否符合语法。（SyntaxError也是一种异常，但是因为它比较特殊，在运行前就可以检查出来，所以单独说。）

异常情况很多，需要根据报错内容具体分析。下面我们看看异常到底是什么以及如何处理异常。

8.2 异常

程序执行时往往会出现预期之外的错误，也就是异常。

这些错误未必是程序设计的问题，也可能是用户非法输入、网络问题等导致程序出错。

例如一个计算器程序，用户输入1/0的时候，0作分母是无意义的。因此程序无法正常执行，引发报错。

>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero

实际程序中，我们可能遇到各种异常。

内置异常 — Python 3.10.4 文档里提供了大多数可能的异常，如IO异常，迭代异常、编码错误异常等等。

BaseException是所有异常的基类，它可以用来捕获所有异常。

但更常用是Exception。Exception是所有内置的非系统退出类异常的基类。所有用户自定义异常也应当派生自此类。

8.3 处理异常

8.3.1 try-except

一般用try-except 语句来提前预防错误。

语法格式：

try:
    ...
    执行一些可能出错的操作
except 异常类型:
    ...
    对出错进行一个说明和处理

例如，我们写了一个从用户输入读取a,b，并计算a/b的程序。

用户可能输入一个非数字内容，引发ValueError，也可能输入0作为除数，引发ZeroDivisionError。

于是我们把可能出错的语句放在try里面，并且用 except捕捉错误。

try:
    a = int(input('a= '))
    b = int(input('b= '))
    print('a/b= ',a/b)
except (ValueError,ZeroDivisionError):
    print("无效输入，请重试")

try 语句的工作原理如下：

• 首先，执行 try 子句。
• 如果没有触发异常，则跳过 except 子句，try 语句执行完毕。
• 如果在执行 try 子句时发生了异常，则跳过该子句中剩下的部分。如果异常的类型与 except 关键字后指定的异常相匹配，则会执行 except 子句，然后跳到 try/except 代码块之后继续执行。如果发生的异常与 except 子句中指定的异常不匹配，则它会被传递到外部的 try 语句中；如果没有找到处理程序，则它是一个未处理异常且执行将终止并输出报错信息。

except 子句可以用带圆括号的元组来指定多个异常，例如:

except (RuntimeError, TypeError, NameError):
    pass

try后面可以接多个except，来捕获多种异常。如果异常被前面的except捕获了，则后面的except不会继续执行：

import sys

try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(s.strip())
except OSError as err:
    print(err.args)
    print("OS error: {0}".format(err))
except ValueError:
    print("Could not convert data to an integer.")
except BaseException as err:
    print(f"Unexpected {err=}, {type(err)=}")
    raise

except 子句可以在异常名称后面用as指定一个变量。这个变量会绑定到一个异常实例并将参数存储在 instance.args 中。print(err)会调用异常类的__str__() 方法，获取表示异常的字符串。

8.3.2 try-except-else

try … except 语句具有可选的 else 子句，该子句如果存在，它必须放在所有 except 子句之后。else会在 try 子句没有引发异常时执行。例如:

for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except OSError:
        print('cannot open', arg)
    else:    #如果没有异常，则读取文件
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

8.3.3 try-…-finally

try 语句还有一个可选子句finally，用于定义在所有情况下都必须要执行的清理操作。例如：

try:
    raise KeyboardInterrupt
finally:
    print('Goodbye, world!')

不论 try 语句是否触发异常，都会执行 finally 子句。在实际应用程序中，finally 子句对于释放外部资源（例如文件或者网络连接）非常有用。

with 语句是try-finally的一种简化写法，相当于在后面隐藏了一个finally来清理资源：

with open("myfile.txt") as f:
    for line in f:
        print(line, end="")

try-finally 特殊情形：

以下内容介绍了几种比较复杂的触发异常情景：

• 如果执行 try 子句期间触发了某个异常，则某个 except 子句应处理该异常。如果该异常没有 except 子句处理，在 finally 子句执行后会被重新触发。
• except 或 else 子句执行期间也会触发异常。同样，该异常会在 finally 子句执行之后被重新触发。
• 如果 finally 子句中包含 break、continue 或 return 等语句，异常将不会被重新引发。
• 如果执行 try 语句时遇到 break,、continue 或 return 语句，则 finally 子句在执行 break、continue 或 return 语句之前执行。
• 如果 finally 子句中包含 return 语句，则返回值来自 finally 子句的某个 return 语句的返回值，而不是来自 try 子句的 return 语句的返回值。

8.4 抛出异常

8.4.1 raise 异常

raise语句可以抛出指定的异常：

raise 异常

raise NameError('HiThere')

在捕获异常后如果不想处理，可以用单个raise重新抛出异常：

try:
    raise NameError('HiThere')
except NameError:
    print('An exception flew by!')
    raise

8.4.2 异常链 raise from

raise 支持可选的 from子句，用于启用链式异常。

如：raise RuntimeError from exc

转换异常时，这种方式很有用。例如：

def func():
    raise ConnectionError

try:
    func()
except ConnectionError as exc:
    raise RuntimeError('Failed to open database') from exc

异常链会在 except 或 finally 子句内部引发异常时自动生成。这可以通过使用 from None 这样的写法来禁用:

try:
    open('database.sqlite')
except OSError:
    raise RuntimeError from None

8.3 用户自定义异常

用户可以通过自定义继承Exception的类来实现自己的异常。大多数异常命名都以 “Error” 结尾，类似标准异常的命名。（第9章类将介绍如何定义类）

class MyError(Exception):
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def __str__(self):
        return repr(self.value)
try:
    raise MyError(42)
except MyError as e:
    print(e)