第九天

今天我们来说下Python中的异常，以及如何去处理异常。我们在程序编码中难免会碰到异常，今天我们就要来简要说明什么是异常，如何处理异常。

1、异常的定义

不论是Python语言、Java语言以及其他任何语言，程序在执行的过程中难免会产生的错误，这些错误都可以称之为异常。比如列表索引越界、打开不存在的文件等。
就如同下面两行代码:

print(str1)
# name 'str1' is not defined
open('error.txt','r')
# No such file or directory: 'error.txt'

2、异常处理

程序中出现异常是难免的，发生异常时我们需要捕获处理它，否则程序会终止执行。
如下代码:

#控制台输入两个数字 求商
print('程序开始')
num1 = int(input('请输入除数'))
num2 = int(input('请输入被除数'))
print(str(num1)+'除以'+str(num2)+'的结果是',str(num1/num2))
print('程序结束')

上述这段代码其实就是存在问题的，比如我在获得数字num1的时候输入的内容不可以转换为int(比如你输入wasd),这个时候就出现异常了。
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'wasd'
其实就是将非数字字符串转换为整型出现的异常；
如果你在获得num2的时候，如果输入了0也会出现异常，
ZeroDivisionError: division by zero
其实就是除以0的原因导致的。
并且我们发现上述两种异常任何一种异常出现，我们的程序就停止了，并且程序没有往下执行，因为我们在控制台看不到最后一行print的输出。
这时候就需要我们异常处理了。

2.1、异常类

在Python中，所有异常都是基类Exception的成员，它们都定义在exceptions模块中。
如果这个异常对象没有进行处理和捕捉，程序就会用所谓的回溯（traceback，一种错误信息）终止执行，这些信息包括错误的名称（例如NameError）、原因和错误发生的行号。下面简单说下我们经常遇见的几个异常：
1、NameError
尝试访问一个未声明的变量，会引发NameError。

print(str1)
# NameError: name 'str1' is not defined

2、ZeroDivisionError
当除数为零的时候，会引发ZeroDivisionError异常。

a = 10/0
print(a)
# ZeroDivisionError: division by zero

**3、SyntaxError **
当解释器发现语法错误时，会引发SyntaxError异常。

a = 10
if a == 10
    print('宾果！')
# SyntaxError: invalid syntax

4、IndexError
当使用序列中不存在的索引时，会引发IndexError异常。

list = [1,2,3,4]
a = list[4]
print(a)
# IndexError: list index out of range

5、KeyError
当使用映射中不存在的键时，会引发KeyError异常。

mydict = {'name':'张三','age':18}
address = mydict['address']
print(address)
# KeyError: 'address'

**6、FileNotFoundError **
试图打开不存在的文件时，会引发FileNotFoundError。

file = open('a.txt','r')
# FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'a.txt'

7、AttributeError
当尝试访问未知对象属性时，会引发AttributeError异常。

class Settings():
   def _init_(self):
       self.scren_width=1200
       self.screen_height=800
       self.bg_color=(230,230,230)
if __name__ == '__main__':
   a = Settings()
   print(a.scren_width)
# AttributeError: 'Settings' object has no attribute 'scren_width'

2.2、异常处理

在python中，try-except语句定义了监控异常的一段代码，并提供了处理异常的机制。

1、捕获指定异常

try：
        # 可能会出现异常的语句块
except <异常种类>：
        # 异常处理代码

print('程序开始')
try:
    a = 10/0
    print(a)
except ZeroDivisionError as e:
    print('捕获异常-零不可以是除数',e)
print('程序继续执行')
# 程序开始
# 捕获异常-零不可以是除数 division by zero
# 程序继续执行

注意，exception后捕获的异常必须和try代码块中出现的异常种类一致，才可以捕获，否则依然会出现异常，影响其后代码的执行。

print('程序开始')
try:
    a = 10/0
    print(a)
except FileNotFoundError as e:
    print('捕获异常-文件找不到',e)
print('程序继续执行')
# ZeroDivisionError: division by zero

2、捕获多个异常

捕获多个异常有两种方式，第一种是一个except同时处理多个异常，不区分优先级。

try:
     # 可能会出现异常的语句块
except (<异常名1>, <异常名2>, ...): 
      # 异常处理代码

print('程序开始')
try:
   num1 = int(input('请输入除数'))
   num2 = int(input('请输入被除数'))
   print(str(num1)+'除以'+str(num2)+'的结果是',str(num1/num2))
except (ZeroDivisionError,ValueError):
   print('出现异常了')
print('程序继续执行')

还有第二种方式，是区分优先级的。

try：
        # 可能会出现异常的语句块
except <异常种类1>：
        # 异常处理代码1
except <异常种类2>：
        # 异常处理代码2
except <异常种类3>：
        # 异常处理代码3

print('程序开始')
try:
   num1 = int(input('请输入除数'))
   num2 = int(input('请输入被除数'))
   print(str(num1)+'除以'+str(num2)+'的结果是',str(num1/num2))
except ZeroDivisionError as e1:
   print('出现异常了',e1)
except ValueError as e2:
   print('出现异常了',e2)
print('程序继续执行')

3、异常中的else

如果try语句没有捕获到任何的错误信息，就不再执行任何except语句，而是会执行else语句。

try：
        # 可能会出现异常的语句块
except <异常种类1>：
        # 异常处理代码1
except <异常种类2>：
        # 异常处理代码2
except <异常种类3>：
        # 异常处理代码3
else:
    # try语句中没有异常则执行此段代码

import  os
print('程序开始执行')
try:
    wfile = open('2.txt','w',encoding='utf-8')
    wfile.write('这是测试文件写入的内容')
except IOError as e:
    print('IO异常',2)
else:
    print('内容写入成功')
    wfile.close()
print('程序继续执行')
# 程序开始执行
# 内容写入成功
# 程序继续执行

4、捕获所有的异常

当程序中出现大量异常时，捕获这些异常是非常麻烦的。这时，我们可以在except子句中不指明异常的类型，这样，不管发生何种类型的异常，都会执行except里面的处理代码。

print('程序开始')
try:
   num1 = int(input('请输入除数'))
   num2 = int(input('请输入被除数'))
   print(str(num1)+'除以'+str(num2)+'的结果是',str(num1/num2))
except:
   print('出现异常了')
print('程序继续执行')

5、终止行为(finally)

在程序中，无论是否捕捉到异常，都必须要执行某件事情，例如关闭文件、释放锁等，这时可以提供finally语句处理。通常情况下，finally用于释放资源。

str = 'hello python'
try:
    a = int(str)
except IndexError as e1:
    print('出现异常',e1)
except KeyError as e2:
    print('出现异常',e2)
except ValueError as e3:
    print('出现异常',e3)
else:
    print('try内没有异常')
finally:
    print('无论异常与否,都会执行我')

3、raise语句

python是否可以在程序的指定位置手动抛出一个异常？答案是肯定的，python 允许我们在程序中手动设置异常，使用 raise 语句即可。类似Java中的throw。
语法：raise [exceptionName [(reason)]]
其中，用 [] 括起来的为可选参数，其作用是指定抛出的异常名称，以及异常信息的相关描述。如果可选参数全部省略，则 raise 会把当前错误原样抛出；如果仅省略 (reason)，则在抛出异常时，将不附带任何的异常描述信息。
简而言之就是使用raise语句能显示地触发异常。
格式如下：
1、raise 异常类名 引发指定异常类的实例
2、raise 异常类对象 引发指定异常类的实例
3、raise 重新引发刚刚发生的异常

3.1、使用类名引发异常

print('程序开始执行')
try:
    a = input('请输入一个数字')
    #判断用户输入的是否为数字
    if(not a.isdigit()):
        raise ValueError("输入的必须是数字") #人为扔出异常
except ValueError as e:
    print("引发异常：",repr(e))
print('程序继续执行')
# 程序开始执行
# 请输入一个数字wasd
# 引发异常： ValueError('输入的必须是数字')
# 程序继续执行

3.2、使用异常类的实例引发异常

print('程序开始执行')
try:
    a = input('请输入一个数字')
    #判断用户输入的是否为数字
    if(not a.isdigit()):
        err = ValueError()
        raise err
except ValueError as e:
    print("引发异常：",repr(e))
print('程序继续执行')

3.3、raise传递异常

不带任何参数的raise语句，可以再次引发刚刚发生过的异常，作用就是向外传递异常。

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

4、assert语句

assert语句又称作断言，指的是期望用户满足指定的条件。
当用户定义的约束条件不满足的时候，它会触发AssertionError异常，所以assert语句可以当做条件式的raise语句。
assert语句格式如下：
assert 逻辑表达式，data
相当于:
if not 逻辑表达式:
raise AssertionError(data)
assert后面紧跟一个逻辑表达式，相当于条件。Data通常是一个字符串，当条件为false时作为异常的描述信息。

print('程序开始执行')
a = int(input('请输入除数'))
assert a != 0,'除数不可以为0'
# AssertionError: 除数不可以为0

5、自定义异常

python允许我们自定义异常，只需要两步：
1、创建一个继承Exception类的子类，就是自定义异常类。
2、当遇到自己设定的错误时，使用raise语句抛出自定义的异常。

#自定义异常类
class MyErr(Exception):
    def __init__(self,args):
        self.args = args
#触发自定义异常
if __name__ == '__main__':
    print('程序开始执行')
    try:
        raise MyErr('这是我自定义的异常')
    except MyErr as e:
        print('出现的异常为',e.args)

6、总结

这次主要针对Python的异常进行介绍，包括异常类、抛出和捕捉系统内置的异常、抛出和捕捉自定义异常，大家应该深入了解了异常产生的原理，并知道如何在程序中运行它们。