Python错误和异常

在Python中错误一般分为两种：编码阶段产生的语法错误 和 运行期间由于数据不满足逻辑产生的错误。

一、语法错误

语法错误又称解析错误，是在编码阶段产生的错误，在初期学习Python时最常见的错误：

关键字错误示例：

whileTrue:    prin("Hello, World!") # 正确的应该为 print 

运行python文件时，解释器会告诉我们错误发生的函数和错误位置，如果是关键字类错误，解释器也会给出可能的建议。

Traceback (most recent call last):  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 2, in <module>    prin("Hello, World!") #     ^^^^NameError: name 'prin'isnot defined. Did you mean: 'print'?

关键字错误会报 NameError，并给出可能的建议

语法错误示例：

whileTrue:    print("hlsshs"# 缺少右边的括号

File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 2    print("hlsshs"         ^SyntaxError: '(' was never closed

语法错误会报 SyntaxError，并会告知错误的行数和位置

针对语法错误，我们需要合理借助解释器给出的错误位置，错误函数，并针对性修复，是在编码阶段可发现的错误

二、异常

整个程序不存在语法错误时，就可以进入运行阶段，在运行阶段由于数据不符合程序预期（有些数据异常可以增加防御性拦截减少）发生的错误，或者程序需要访问网络和磁盘时，可能会发生的网络问题（例如超时）或者访问磁盘文件时文件不存在的情况，产生的错误称呼为 异常。

示例：

defdivide(a, b):# if b == 0:# raise ValueError("Denominator cannot be zero.")return a / bprint(divide(10, 2))  # Expected output: 5.0print(divide(10, 0))  # This should raise a ValueError

5.0Traceback (most recent call last):  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 7, in <module>    print(divide(10, 0))  # This should raise a ValueError          ^^^^^^^^^^^^^  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 4, in dividereturn a / b           ~~^~~ZeroDivisionError: division by zero

同样，异常发生的时候，如果程序没有进行逻辑上的捕获处理，解释器会直接中断后续执行，并抛出错误信息，错误信息包含错误发生的位置，异常的原因。

像上述示例中的 ZeroDivisionError 我们就可以通过防御性的错误，先判断除数是否为0,从而避免程序的直接中断。

1、异常的处理

在Python中异常的处理不是必须的，如果代码逻辑上没有主动进行异常的捕获和处理，在发生异常的时候，解释器会中断执行，可能不是我们预期需要的结果。

为什么需要主动对异常进行捕获和处理呢？我们现在想要往文件里边写入数据，这个时候如果文件不存在或者没有写的权限，如果直接失败，用户体验就可能很差；对于文件不存在，业务上是否可以接收当发生文件不存在异常时，程序主动创建文件，继续后续逻辑的执行；对于没有写的权限，可能就需要对异常进行处理，转为用户可读的信息，返回调整后的描述信息。

异常处理语法：

try:# 可能发生异常的代码except 异常类型:  # 可以有多个 except# 或 except 异常类型 as 别名  else:    # 可选    paas finally:   # 一定会执行的逻辑，可选    paas

关键字解释：

• try：可能发生异常的代码逻辑
• except：用于捕获并匹配异常类型，可以有多个except匹配不同的类型，异常类型的匹配应该遵循从小到达的原则（即先具体异常逐步转为适配度更高的异常类型），同一个except下也可以同时匹配多个异常类型，使用元组配置多个异常类型；except的匹配过程按照从上到下的顺序。
• as：在except中，对于异常类型定义一个别名，在子句中通过别名对类型进行操作
• else：可选关键字，表示未发生异常的情况下，需要执行的代码逻辑
• finall：可选关键字，无论是否发生异常都会执行的代码逻辑，通常用于资源的释放，例如：文件和网络IO资源

语句执行顺序：

• 首先执行try自己中的正常代码逻辑
• 如果没有触发异常，则跳过except子句，会执行可选的 else 和 finally 子句
• 如果发生异常，会跳过try子句中异常位置的后续语句的执行，会按照except的顺序进行异常类型匹配。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，
• 如果发生的异常与 except 子句 中指定的异常不匹配，则它会被传递到外层的 try语句中；如果没有找到处理器，则它是一个 未处理异常 且执行将停止并输出一条错误消息。

1.1 无异常示例

defdivide(a, b):try:        r = a / bexcept ZeroDivisionError:        print("哦豁，除以零了！")else:        print("除法成功，结果是：", r)finally:        print("无论如何，这段代码都会执行。")    print("函数执行完毕。")divide(10, 2)

输出：

除法成功，结果是： 5.0无论如何，这段代码都会执行。函数执行完毕。

从执行结果来说：执行完try子句以后，先执行else在执行finally语句。

1.2 抛出异常，匹配 except

defdivide(a, b):try:        r = a / b        print("正在执行除法操作...")except ZeroDivisionError:        print("哦豁，除以零了！")else:        print("除法成功，结果是：", r)finally:        print("无论如何，这段代码都会执行。")    print("函数执行完毕。")divide(10, 0)

输出：

哦豁，除以零了！无论如何，这段代码都会执行。函数执行完毕。

从执行结果来说：执行try子句a/b发生异常以后，后续的print语句不再执行，然后再进行except匹配，当前异常类型与ZeroDivisionError匹配，执行except子句，然后在执行finally语句，其中else未执行。

1.3 抛出异常，无任何except匹配

defdivide(a, b):try:        r = a / b        print("正在执行除法操作...")except NameError:        print("哦豁，除以零了！")else:        print("除法成功，结果是：", r)finally:        print("无论如何，这段代码都会执行。")    print("函数执行完毕。")divide(10, 0)

输出:

无论如何，这段代码都会执行。Traceback (most recent call last):  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 15, in <module>    divide(10, 0)  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 3, in divide    r = a / b        ~~^~~ZeroDivisionError: division by zero

try子句发生异常的时候，如果没有任何except匹配，会先执行finally子句，然后中断程序后续执行。

1.4 抛出异常，except按照从大到小匹配（错误顺序）

defdivide(a, b):try:        r = a / b        print("正在执行除法操作...")except Exception:        print("我是 Exception 捕获的异常！")except ZeroDivisionError:        print("我是 ZeroDivisionError 捕获的异常！")else:        print("除法成功，结果是：", r)finally:        print("无论如何，这段代码都会执行。")    print("函数执行完毕。")divide(10, 0)

由于 ZeroDivisionError 是 Exception 的子类，所有except按照从上到下匹配的时候，Exception满足，执行Exception子句，不再进行后续异常类型匹配。

此种顺序会导致抛出的错误信息非预期的精确描述

1.5 同一个 except 匹配多个异常类型

defdivide(a, b):try:        r = a / b        print("正在执行除法操作...")except (ZeroDivisionError , NameError):        print("除法失败，除数不能为零或变量未定义。")else:        print("除法成功，结果是：", r)finally:        print("无论如何，这段代码都会执行。")    print("函数执行完毕。")divide(10, 0)

输出：

除法失败，除数不能为零或变量未定义。无论如何，这段代码都会执行。函数执行完毕。

2、主动触发异常

使用关键字 raise 可以强制触发异常。

何时使用raise主动抛出异常：

• 在捕获到异常以后，对异常添加额外的注释信息或记录相关行为后，抛出转换后的自定义异常--全局异常统一
• 将 raise 作为多层嵌套if的一个替换，在条件不满足的情况下，抛出一个特定的异常，减少嵌套深度

示例：

i = int(input("输入一个整数: "))if i < 0:raise ValueError("负数没有平方根")else:    print(i ** 0.5)

输入一个整数: -1Traceback (most recent call last):  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 4, in <module>raise ValueError("负数没有平方根")ValueError: 负数没有平方根

3、使用注释细化异常原因

当一个异常被创建以引发时，它通常被初始化为描述所发生错误的信息。在有些情况下，在异常被捕获后添加信息是很有用的。为了这个目的，异常有一个 add_note(note) 方法接受一个字符串，并将其添加到异常的注释列表。在异常堆栈信息之后按照它们被添加的顺序输出所有的注释。

如果对异常需要增加额外的注释信息时，需要使用 as 将异常定义一个别名

示例：

defdivide(a, b):try:        r = a / bexcept ZeroDivisionError as e:        e.add_note("我是 1")        e.add_note("我是 2")raisereturn rdivide(1, 0)

输出：

Traceback (most recent call last):  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 10, in <module>    divide(1, 0)  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 3, in divide    r = a / b        ~~^~~ZeroDivisionError: division by zero我是 1我是 2

4、自定义异常

通过创建新的类自定义异常，自定义类需要直接或间接的方式继承 Exception 类。Exception 可以被用作通配符，捕获（几乎）一切。大多数异常命名都以 “Error” 结尾，类似标准异常的命名。

BaseException是所有异常的共同基类。它的一个子类， Exception，是所有非致命异常的基类。不是 Exception的子类的异常通常不被处理，因为它们被用来指示程序应该终止。

4.1 基本自定义异常

语法：

class 名称Error(Exception):# 此处Exception可以变更为其他任何继承 Exception 的类    paas

示例

classBaseError(Exception):"""Base class for all custom exceptions in the module."""passclassSubErrorA(BaseError):"""Exception raised for specific error A."""passi = int(input("请输入一个整数："))if i < 0:raise SubErrorA("输入的整数不能为负数。")elif i == 0:raise BaseError("输入的整数不能为零。")else:    print(f"输入的整数是：{i}")

匹配 SubErrorA:

请输入一个整数：-1Traceback (most recent call last):  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 12, in <module>raise SubErrorA("输入的整数不能为负数。")SubErrorA: 输入的整数不能为负数。

匹配BaseError:

请输入一个整数：0Traceback (most recent call last):  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 14, in <module>raise BaseError("输入的整数不能为零。")BaseError: 输入的整数不能为零。

正常输出：

请输入一个整数：2输入的整数是：2

4.2 增加自定义操作异常定义

自定义异常描述格式

需要重写 __str__方法：

class 名称Error(Exception):def__str__(self):# 自定义逻辑return xx

示例：

classCommonError(Exception):def__init__(self, code):        self._code = code        super().__init__(code)def__str__(self):if self._code == "ERR101":return"输入的整数不能为负数"elif self._code == "ERR102":return"输入的值不是整数"else:return"未知错误"i = int(input("请输入一个整数: "))if i < 0:raise CommonError("ERR101")else:    print("输入的整数是:", i)

输出：

请输入一个整数: -2Traceback (most recent call last):  File "/home/probie/workspace/python/base-python/test.py", line 16, in <module>raise CommonError("ERR101")CommonError: 输入的整数不能为负数