前言

程序員的一生中，錯(cuò)誤幾乎每天都在發(fā)生。在過去的一個(gè)時(shí)期, 錯(cuò)誤要么對(duì)程序(可能還有機(jī)器)是致命的，要么產(chǎn)生一大堆無意義的輸出，無法被其他計(jì)算機(jī)或程序識(shí)別，連程序員自己也可能搞不懂它的意義。一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，程序就會(huì)終止執(zhí)行，直到錯(cuò)誤被修正，程序重新執(zhí)行。所以，人們需要一個(gè)”柔和”的處理錯(cuò)誤的方法，而不是終止程序。同時(shí)，程序本身也在不斷發(fā)展，并不是每個(gè)錯(cuò)誤都是致命的，即使錯(cuò)誤發(fā)生，編譯器或是在執(zhí)行中的程序也可以提供更多更有用的診斷信息，幫助程序員盡快解決問題。然而，錯(cuò)誤畢竟是錯(cuò)誤，一般都是停止編譯或執(zhí)行后才能去解決它。一小段代碼只能讓程序終止執(zhí)行，也許還能打印出一些模糊的提示。當(dāng)然，這一切都是在異常和異常處理出現(xiàn)之前的事了。

1. 錯(cuò)誤

從軟件方面來說，錯(cuò)誤是語法或是邏輯上的。語法錯(cuò)誤指示軟件的結(jié)構(gòu)上有錯(cuò)誤，導(dǎo)致不能被解釋器解釋或編譯器無法編譯。這些錯(cuò)誤必須在程序執(zhí)行前糾正。當(dāng)程序的語法正確后，剩下的就是邏輯錯(cuò)誤了。邏輯錯(cuò)誤可能是由于不完整或是不合法的輸入所致；在其他情況下，還可能是邏輯無法生成，計(jì)算，或是輸出結(jié)果需要的過程無法執(zhí)行。這些錯(cuò)誤通常分別被稱為域錯(cuò)誤和范圍錯(cuò)誤。

當(dāng) Python 檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，解釋器就會(huì)指出當(dāng)前流已經(jīng)無法繼續(xù)執(zhí)行下去，這時(shí)候就出現(xiàn)了異常。

2. 異常

對(duì)異常的最好描述是: 它是因?yàn)槌绦虺霈F(xiàn)了錯(cuò)誤而在正?？刂屏饕酝獠扇〉男袨?。這個(gè)行為又分為兩個(gè)階段: 首先是引起異常發(fā)生的錯(cuò)誤，然后是檢測(cè)(和采取可能的措施)階段。

第一個(gè)階段是在發(fā)生了一個(gè)異常條件(有時(shí)候也叫做例外的條件)后發(fā)生的。只要檢測(cè)到錯(cuò)誤并且意識(shí)到異常條件，解釋器會(huì)引發(fā)一個(gè)異常。引發(fā)也可以叫做觸發(fā)或者生成，解釋器通過它通知當(dāng)前控制流有錯(cuò)誤發(fā)生。Python 也允許程序員自己引發(fā)異常，無論是 Python 解釋器還是程序員引發(fā)的，異常就是錯(cuò)誤發(fā)生的信號(hào)，當(dāng)前流將被打斷，用來處理這個(gè)錯(cuò)誤并采取相應(yīng)的操作，這就是第二階段。

對(duì)異常的處理發(fā)生在第二階段。異常引發(fā)后，可以調(diào)用很多不同的操作，可以是忽略錯(cuò)誤(記錄錯(cuò)誤但不采取任何措施, 采取補(bǔ)救措施后終止程序)，或是減輕問題的影響后設(shè)法繼續(xù)執(zhí)行程序。所有的這些操作都代表一種繼續(xù)，或是控制的分支，關(guān)鍵是程序員在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)可以指示程序如何執(zhí)行。

類似 Python 這樣支持引發(fā)和處理異常(這更重要)的語言，可以讓開發(fā)人員可以在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)更直接地控制它們。程序員不僅僅有了檢測(cè)錯(cuò)誤的能力，還可以在它們發(fā)生時(shí)采取更可靠的補(bǔ)救措施。由于有了運(yùn)行時(shí)管理錯(cuò)誤的能力，應(yīng)用程序的健壯性有了很大的提高。

異常和異常處理并不是什么新概念。它們同樣存在于 Ada，Modula-3，C++，Eiffel，以及 Java 中。異常的起源可以追溯到處理系統(tǒng)錯(cuò)誤和硬件中斷這類異常的操作系統(tǒng)代碼。在 1965 年左右，PL/1 作為第一個(gè)支持異常的主要語言出現(xiàn)，而異常處理是作為一個(gè)它提供的軟件工具。和其他支持異常處理的語言類似，Python 采用了 “try/嘗試” 塊和 “catching/捕獲” 塊的概念，而且它在異常處理方面更有”紀(jì)律性”。我們可以為不同的異常創(chuàng)建不同的處理器，而不是盲目地創(chuàng)建一個(gè)”catch-all/捕獲所有”的代碼。

3. python中常見異常

NameError：嘗試訪問一個(gè)未聲明的變量

NameError表示我們?cè)L問了一個(gè)沒有初始化的變量. 在 Python 解釋器的符號(hào)表沒有找到那個(gè)另人討厭的變量. 我們將在后面的兩章討論名稱空間, 現(xiàn)在大家可以認(rèn)為它們是連接名字和對(duì)象的”地址簿”就可以了. 任何可訪問的變量必須在名稱空間里列出. 訪問變量需要由解釋器進(jìn)行搜索, 如果請(qǐng)求的名字沒有在任何名稱空間里找到, 那么將會(huì)生成一個(gè)NameError異常.

ZeroDivisionError：除數(shù)為零

我們邊的例子使用的是整數(shù), 但事實(shí)上, 任何數(shù)值被零除都會(huì)導(dǎo)致一個(gè)ZeroDivisionError異常.

SyntaxError：Python 解釋器語法錯(cuò)誤

SyntaxError 異常是唯一不是在運(yùn)行時(shí)發(fā)生的異常.它代表 Python 代碼中有一個(gè)不正確的結(jié)構(gòu), 在它改正之前程序無法執(zhí)行. 這些錯(cuò)誤一般都是在編譯時(shí)發(fā)生, Python 解釋器無法把你的腳本轉(zhuǎn)化為 Python 字節(jié)代碼. 當(dāng)然這也可能是你導(dǎo)入一個(gè)有缺陷的模塊的時(shí)候.

IndexError：請(qǐng)求的索引超出序列范圍

IndexError在你嘗試使用一個(gè)超出范圍的值索引序列時(shí)引發(fā).

KeyError：請(qǐng)求一個(gè)不存在的字典關(guān)鍵字

映射對(duì)象, 例如字典, 是依靠關(guān)鍵字(keys)訪問數(shù)據(jù)值的. 如果使用錯(cuò)誤的或是不存在的鍵請(qǐng)求字典就會(huì)引發(fā)一個(gè)KeyError異常.

IOError：輸入/輸出錯(cuò)誤

類似嘗試打開一個(gè)不存在的磁盤文件一類的操作會(huì)引發(fā)一個(gè)操作系統(tǒng)輸入/輸出(I/O)錯(cuò)誤. 任何類型的 I/O 錯(cuò)誤都會(huì)引發(fā)IOError異常.

AttributeError：嘗試訪問未知的對(duì)象屬性

我們?cè)?myInst.hp 儲(chǔ)存了一個(gè)值, 也就是實(shí)例 myInst 的 hp 屬性. 屬性被定義后, 我們可以使用熟悉的點(diǎn)/屬性操作符訪問它, 但如果是沒有定義屬性, 例如我們?cè)L問 hq 屬性, 將導(dǎo)致一個(gè)AttributeError異常.

4. 檢測(cè)和處理異常

異?？梢酝ㄟ^try語句來檢測(cè)。任何在try語句塊里的代碼都會(huì)被監(jiān)測(cè)，檢查有無異常發(fā)生。

try語句有兩種主要形式:try-except和try-finally. 這兩個(gè)語句是互斥的, 也就是說你只 能 使 用 其 中 的 一 種 . 一 個(gè)try語 句 可 以 對(duì) 應(yīng) 一 個(gè) 或 多 個(gè)except子 句 , 但 只 能 對(duì) 應(yīng) 一 個(gè)finally子句, 或是一個(gè)try-except-finally復(fù)合語句.

你可以使用try-except語句檢測(cè)和處理異常. 你也可以添加一個(gè)可選的else子句處理沒有探測(cè)到異常的時(shí)執(zhí)行的代碼. 而try-finally只允許檢測(cè)異常并做一些必要的清除工作(無論發(fā)生錯(cuò)誤與否), 沒有任何異常處理設(shè)施. 正如你想像的, 復(fù)合語句兩者都可以做到.

try-except 語句

最 常 見 的try-except語 句 語 法 如 下 所 示，它 由try塊 和except塊 (try_suite 和 except_suite )組成，也可以有一個(gè)可選的錯(cuò)誤原因。

帶有多個(gè) except 的 try 語句

這種格式的 except 語句指定檢測(cè)名為 Exception 的異常. 你可以把多個(gè) except 語句連接在一起, 處理一個(gè) try 塊中可能發(fā)生的多種異常, 如下所示:

處理多個(gè)異常的 except 語句

我們還可以在一個(gè) except 子句里處理多個(gè)異常，前提只是它們被放入一個(gè)元組里 , 如下：

Note:try語句塊中異常發(fā)生點(diǎn)后的剩余語句永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)(所以也永遠(yuǎn)不會(huì)執(zhí)行)。一旦一個(gè)異常被引發(fā)，就必須決定控制流下一步到達(dá)的位置。剩余代碼將被忽略，解釋器將搜索處理器，一旦找到,就開始執(zhí)行處理器中的代碼。

如果沒有找到合適的處理器，那么異常就向上移交給調(diào)用者去處理，這意味著堆棧框架立即回到之前的那個(gè)。如果在上層調(diào)用者也沒找到對(duì)應(yīng)處理器，該異常會(huì)繼續(xù)被向上移交，直到找到合適處理器。如果到達(dá)最頂層仍然沒有找到對(duì)應(yīng)處理器，那么就認(rèn)為這個(gè)異常是未處理的，Python 解釋器會(huì)顯示出跟蹤返回消息，然后退出。

Python 提供給程序員的try-except語句是為了更好地跟蹤潛在的錯(cuò)誤并在代碼里準(zhǔn)備好處理異常的邏輯，這樣的機(jī)制在其他語言(例如 C ) 是很難實(shí)現(xiàn)的，它的目的是減少程序出錯(cuò)的次數(shù)并在出錯(cuò)后仍能保證程序正常執(zhí)行。作為一種工具而言，只有正確得當(dāng)?shù)厥褂盟拍苁蛊浒l(fā)揮作用。

避免把大片的代碼裝入try-except中然后使用pass忽略掉錯(cuò)誤，你可以捕獲特定的異常并忽略它們，或是捕獲所有異常并采取特定的動(dòng)作。不要捕獲所有異常，然后忽略掉它們。

異常參數(shù)

異常也可以有參數(shù)，異常引發(fā)后它會(huì)被傳遞給異常處理器。當(dāng)異常被引發(fā)后參數(shù)是作為附加幫助信息傳遞給異常處理器的。雖然異常原因是可選的，但標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)建異常提供至少一個(gè)參數(shù)，指示異常原因的一個(gè)字符串。

異常的參數(shù)可以在處理器里忽略，但 Python 提供了保存這個(gè)值的語法，我們已經(jīng)在上邊接觸到相關(guān)內(nèi)容：要想訪問提供的異常原因，你必須保留一個(gè)變量來保存這個(gè)參數(shù)。把這個(gè)參數(shù)放在except語句后，接在要處理的異常后面。

reason 將會(huì)是一個(gè)包含來自導(dǎo)致異常的代碼的診斷信息的類實(shí)例。異常參數(shù)自身會(huì)組成一個(gè)元組，并存儲(chǔ)為類實(shí)例 ( 異 常 類 的 實(shí) 例 ) 的 屬 性 。上 邊 的 第 一 種 用 法 中，reason 將 會(huì) 是 一 個(gè)Exception類的實(shí)例。

else 子句

我們已經(jīng)看過else語句段配合其他的 Python 語句，比如條件和循環(huán)。至于try-except語句段，它的功能和你所見過的其他else沒有太多的不同：在try范圍中沒有異常被檢測(cè)到時(shí)，執(zhí)行else子句。

在else范圍中的任何代碼運(yùn)行前，try范圍中的所有代碼必須完全成功(也就是，結(jié)束前沒有引發(fā)異常)。

finally 子句

finally子句是無論異常是否發(fā)生，是否捕捉都會(huì)執(zhí)行的一段代碼。你可以將finally僅僅配合try一起使用，也可以和try-except(else 也是可選的)一起使用，也可以使用獨(dú)立的try-finally。

當(dāng)然，無論如何，你都可以有不止一個(gè)的except子句，但最少有一個(gè)except語句，而else和finally都是可選的。A，B，C 和 D 是程序(代碼塊)。程序會(huì)按預(yù)期的順序執(zhí)行。(注意：可能的順序是A-C-D[正常] 或 A-B-D[異常])。無論異常發(fā)生在 A，B，和/或 C 都將執(zhí)行finally塊。

另一種使用finally的方式是finally單獨(dú)和try連用。這個(gè)try-finally語句和try-except區(qū)別在于它不是用來捕捉異常的。作為替代，它常常用來維持一致的行為而無論異常是否發(fā)生。我們得知無論try中是否有異常觸發(fā)，finally代碼段都會(huì)被執(zhí)行。

try-except-else-finally語句

無論你選擇什么語法，你至少要有一個(gè)except子句，而else和finally都是可選的。

with語句

with語句的目的在于從流程圖中把try，except和finally關(guān)鍵字和資源分配釋放相關(guān)代碼統(tǒng)統(tǒng)去掉，而不是像try-except-finally那樣僅僅簡(jiǎn)化代碼使之易用。with語法的基本用法看上去如下:

這段代碼試圖打開一個(gè)文件，如果一切正常，把文件對(duì)象賦值給 f。然后，用迭代器遍歷文件中的每一行，當(dāng)完成時(shí)，關(guān)閉文件。無論在這一段代碼的開始，中間，還是結(jié)束時(shí)發(fā)生異常，都會(huì)執(zhí)行清理的代碼，此外文件仍會(huì)被自動(dòng)的關(guān)閉。

5. 觸發(fā)異常

raise語句

raise語句對(duì)所支持是參數(shù)十分靈活,對(duì)應(yīng)到語法上就是支持許多不同的格式.rasie 一般的用法是:

第一個(gè)參數(shù),SomeExcpetion,是觸發(fā)異常的名字.如果有,它必須是一個(gè)字符串,類或?qū)嵗?詳見下文).如果有其他參數(shù)(arg 或 traceback),就必須提供 SomeExcpetion.

第二個(gè)符號(hào)為可選的 args(比如參數(shù),值),來傳給異常.這可以是一個(gè)單獨(dú)的對(duì)象也可以是一個(gè)對(duì)象的元組.當(dāng)異常發(fā)生時(shí),異常的參數(shù)總是作為一個(gè)元組傳入.如果 args 原本就是元組,那么就將其傳給異常去處理;如果 args 是一個(gè)單獨(dú)的對(duì)象,就生成只有一個(gè)元素的元組(就是單元素元組).大多數(shù)情況下,單一的字符串用來指示錯(cuò)誤的原因.如果傳的是元組,通常的組成是一個(gè)錯(cuò)誤字符串,一個(gè)錯(cuò)誤編號(hào),可能還有一個(gè)錯(cuò)誤的地址,比如文件,等等.

最后一項(xiàng)參數(shù),traceback,同樣是可選的(實(shí)際上很少用它),如果有的話,則是當(dāng)異常觸發(fā)時(shí)新生成的一個(gè)用于異常-正常化(exception—normally)的追蹤(traceback)對(duì)象.當(dāng)你想重新引發(fā)異常時(shí),第三個(gè)參數(shù)很有用(可以用來區(qū)分先前和當(dāng)前的位置).如果沒有這個(gè)參數(shù),就填寫 None.

6. 斷言語句

斷言語句等價(jià)于這樣的 Python 表達(dá)式,如果斷言成功不采取任何措施(類似語句),否則觸發(fā)AssertionError(斷言錯(cuò)誤)的異常.assert 的語法如下: