【新人系列】Python 入门(十五):异常类型

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1. 类型分类

总的来说,编写程序时遇到的错误可大致分为 2 类,分别为语法错误和运行时错误。

1.1 语法错误

语法错误,即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。

示例:

python 复制代码
print"Hello,World!"

Python3 已不再支持上面这种写法,所以在运行时,解释器会报语法错误。

1.2 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。

示例:

python 复制代码
a=1/0

上面这句代码的意思是用 1 除以 0,并赋值给 a。因为 0 作除数是没有意义的,所以运行后会产生运行时错误。

2. 常见异常类型

官网异常定义:https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#base-dClasses

在 Python 中,把这种运行时产生错误的情况叫做异常(Exceptions),常见的几种异常情况如下。

3. 异常处理

Python 异常相关的关键字主要有:

3.1 try - except

当发生异常时,我们就需要对异常进行捕获,然后进行相应的处理。python 的异常捕获常用 try...except... 结构,把可能发生错误的语句放在 try 模块里,用 except 来处理异常,每一个 try,都必须至少对应一个 except。

基本语法结构如下所示:

python 复制代码
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

举个简单的例子,下面两种写法是等价的,a / 0 在运行时会报异常,但是我用 try...except 捕捉后,就不会抛出异常而是执行 except 中的打印语句。

python 复制代码
# 写法一
try:
    a = 1
    print(a/0)
except:
    print("捕获所有异常")
    
# 写法二
try:
    a = 1
    print(a/0)
except Exception:
    print("捕获所有异常")

如果我想同时捕获多种异常也是可以的,例如下面这个例子,针对不同异常情况进行相应的处理。

python 复制代码
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) as e:
    print("同时捕获多个异常!")
    print("程序发生了数字格式异常、算术异常之一")
    print(e)
except FileNotFoundError as e:
    print("test1")
except ZeroDivisionError as e:
    print("test2")
except:
    print("未知异常")

3.2 try - except - else

在原本的 try except 结构的基础上,Python 异常处理机制还提供了一个 else 块,即 try except else 结构。

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,即调用对应的 except 来处理异常,else 块中的代码也不会得到执行。

python 复制代码
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")

我们再来看一个完整点且复杂点的分析文本的例子,这里将使用方法 split( ) ,这里以空格为分隔符将字符串分拆成多个部分,并将这些部分都存储到一个列表中。

shell 复制代码
>>> title = "Alice in Wonderland"
>>> title.split()
['Alice','in','Wonderland']

下面将分析多本书,并统计每本书有多少个单词。

python 复制代码
def count_words(filename):
    try:
        with open(filename, encoding='utf-8') as f:
            contents = f.read()
    except FileNotFoundError:
        print(f"Sorry,the file {filename} dose not exist.")
    else:
        words = contents.split()
        num_word = len(words)
        print(f"The file {filename} has about {num_words} words.")
filnames = ['alice.txt','siddhartha.txt','moby_dick.txt','little_women.txt']
for filename in filenames:
    count_words(filename)

3.3 try - except - finally

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

在整个异常处理机制中,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。

3.4 raise

当程序出现错误,Python 会自动引发异常,也可以通过 raise 显示地引发异常。一旦执行了 raise 语句,raise 后面的语句将不能执行。

raise 语句的基本语法格式为:

python 复制代码
raise [exceptionName [(reason)]]

raise 语句有三种常用的用法:

  • 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。
  • 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。
  • 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。

对于一些未知的异常,我们就可以通过 raise 来触指定的异常,并通过 try except 相关捕获方法捕获该异常,这样就可以通过人工自定义的异常做相应的处理。

python 复制代码
def divide(a, b):
    if b == 0:
        raise ZeroDivisionError("除数不能为零")
    return a / b

try:
    print(divide(5, 0))
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"捕获到异常:{e}")

4. 获取异常信息

在实际调试程序的过程中,有时只获得异常的类型是远远不够的,还需要借助更详细的异常信息才能解决问题。

捕获异常时,有 2 种方式可获得更多的异常信息,分别是:

  • 使用 sys 模块中的 exc_info 方法
  • 使用 traceback 模块中的相关函数

使用 traceback 模块查看异常传播轨迹,首先需要将 traceback 模块引入,该模块提供了如下两个常用方法:

  • traceback.print_exc():将异常传播轨迹信息输出到控制台或指定文件中。
  • format_exc():返回一个字符串而不是打印到文件。

我们可以直接获取到错误的信息显示出来,并不会影响后续的执行。

python 复制代码
import traceback
try:
    print(1/0)
except Exception as e:
    traceback.print_exc()
print("继续执行")

也可以将获取到的错误信息赋值给一个变量保存起来。

python 复制代码
import traceback
try:
    print(1/0)
except Exception as e:
    error = traceback.format_exc()
    print("format_exc 异常信息:", error)
print("继续执行")
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