异常

在实际工作中，我们遇到的情况不可能是非常完美的。比如：你写的某个模块，用户输入不一定符合你的要求;你的程序要打开某个文件，这个文件可能不存在或者文件格式不对;你要读取数据库的数据，数据可能是空的;我们的程序再运行着，但是内存或硬盘可能满了等等。
软件程序在运行过程中，非常可能遇到刚刚提到的这些问题，我们称之为异常，英文是：Exception，意思是例外。遇到这些例外情况，或者叫异常，我们怎么让写的程序做出合理的处理，而不至于程序崩溃呢?我们本章就要讲解这些问题。
如果我们要拷贝一个文件，在没有异常机制的情况下，我们需要考虑各种异常情况，伪代码如下：
伪代码使用 if 处理程序中可能出现的各种情况

#将d:/a.txt 拷贝到e:盘
if 'd:/a.txt'这个文件存在：if e盘的空间大于 a.txt 文件长度:if 文件复制一半 IO 流断掉:停止 copy，输出：IO 流出问题！else：copyFile("d:/a.txt", "e:/a.txt")else：print(e "e 盘空间不够存放 a.txt ！" ")else:print(t "a.txt 不存在！" ")

这种方式，有两个坏处：

1. 逻辑代码和错误处理代码放一起!
2. 程序员本身需要考虑的例外情况较复杂，对程序员本身要求较高!
   那么，我们如何解决应对异常情况呢? python 的异常机制给我们提供了方便的处理方式。如上情况，如果是用 python 的异常机制来处理，示意代码如下(仅限示意，不能运行)：

#将 d:/a.txt 拷贝到 e:盘
try:copyFile( "d:/a.txt", "e:/a.txt")
except:print(" " 文件无法拷贝" ")

异常机制本质

异常指程序运行过程中出现的非正常现象，例如用户输入错误、除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。
所谓异常处理，就是指程序在出现问题时依然可以正确的执行剩余的程序，而不会因为异常而终止程序执行。
python 中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。下面较为完整的展示了python 中内建异常类的继承层次：

我们处理一下，遇到的第一个异常：

#测试简单的 0 不能做除数异常
a = 3/0

D:\softwares\anaconda3\python.exe D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py
Traceback (most recent call last):File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 30, in <module>a = 3/0
ZeroDivisionError: division by zeroProcess finished with exit code 1

python 中一切都是对象，异常也采用对象的方式来处理。处理过程：

1. 抛出异常：在执行一个方法时，如果发生异常，则这个方法生成代表该异常的一个对象，停止当前执行路径，并把异常对象提交给解释器。
2. 捕获异常：解释器得到该异常后，寻找相应的代码来处理该异常。

异常解决的关键：定位

当发生异常时，解释器会报相关的错误信息，并会在控制台打印出相关错误信息。我们只需按照从上到下的顺序即可追（Trackback）错误发生的过程，最终定位引起错误的那一行代码。
【示例】追溯异常发生的过程

#测试简单的 0 不能做除数异常
# a = 3/0def a():print('run in a() start!')num=1/0print('run in a() end! ')
def b():print('run in b() start!')a()print('run in b() end! ')
def c():print('run in c() start!')b()print('run in c() end! ')
print('step1')
c()
print('step2')

Traceback (most recent call last):
step1File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 45, in <module>
run in c() start!c()File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 42, in cb()File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 38, in ba()File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 34, in anum=1/0
ZeroDivisionError: division by zero
run in b() start!
run in a() start!Process finished with exit code 1

try… 一个 except 结构

try…except 是最常见的异常处理结构。结构如下：

try:
被监控的可能引发异常的语句块
except BaseException [as e]:
异常处理语句块

try 块包含着可能引发异常的代码，except 块则用来捕捉和处理发生的异常。执行的时候，如果 try 块中没有引发异常，则跳过 ecept 块继续执行后续代码；执行的时候，如果 try块中发生了异常，则跳过 try 块中的后续代码，跳到相应的 except 块中处理异常；异常处理完后，继续执行后续代码。

try:print('step1')a=3/0print('step2')
except BaseException as e:print('step3')print(e)print('step4')

step1
step3
division by zero
step4Process finished with exit code 0

#测试简单的0不能做除数异常
try:print('step1')a=3/2print('step2')
except BaseException as e:print('step3')print(e)print('step4')

step1
step2
step4Process finished with exit code 0

示例：循环输入数字，如果不是数字则处理异常；直到输入 88，则结束循环。

while True:try:x= int(input('请输入一个数字：'))print('您输入的数字是：',x)if x==88:print('退出程序')breakexcept:print('异常：输入的不是一个数字')

请输入一个数字：89
您输入的数字是： 89
请输入一个数字：88
您输入的数字是： 88
退出程序Process finished with exit code 0

try… 多个 except 结构

上面的结构可以捕获所有的异常，工作中也很常见。但是，从经典理论考虑，一般建议尽量捕获可能出现的多个异常（按照先子类后父类的顺序），并且针对性的写出异常处理代码。为了避免遗漏可能出现的异常，可以在最后增加 BaseException。结构如下：
try:
被监控的、可能引发异常的语句块
except Exception1:
处理 Exception1 的语句块
except Exception2:
处理 Exception2 的语句块
…
except BaseException：
处理可能遗漏的异常的语句块

示例：多个 except 结构

try:a=input('请输入被除数：')b=input('请输入除数：')c=float(a)/float(b)print(c)except ZeroDivisionError:print('异常：除数不能为0')
except TypeError:print('异常：除数和被除数都应该为数值类型')
except NameError:print('异常：变量名不存在')
except BaseException as e:print(e)print(type(e))

请输入被除数：20
请输入除数：0
异常：除数不能为0Process finished with exit code 0

try…except…else 结 构

try…except…else 结构增加了“else 块”。如果 try 块中没有抛出异常，则执行 else 块。如果try 块中抛出异常，则执行 except 块，不执行 else 块。

try:a=input('请输入被除数：')b=input('请输入除数：')c=float(a)/float(b)
except BaseException as e:print(e)
else:print('除的结果是：',c)

没有发生异常的执行情况（执行完 try 块后，执行 else）：

请输入被除数：25
请输入除数：0
float division by zeroProcess finished with exit code 0

请输入被除数：50
请输入除数：2
除的结果是： 25.0Process finished with exit code 0

try…except…finally 结构

try…except…finally 结构中，finally 块无论是否发生异常都会被执行；通常用来释放 try 块中申请的资源。
【示例】try…except…finally 结构简单测试

try:a=input('请输入被除数：')b=input('请输入除数：')c=float(a)/float(b)
except BaseException as e:print(e)
else:print('除的结果是：',c)
finally:print('我是finally中的语句，无论发生异常与否，都执行')
print('程序结束！')

请输入被除数：50
请输入除数：2
除的结果是： 25.0
我是finally中的语句，无论发生异常与否，都执行
程序结束！Process finished with exit code 0

请输入被除数：50
请输入除数：0
float division by zero
我是finally中的语句，无论发生异常与否，都执行
程序结束！Process finished with exit code 0

【示例】读取文件，finally 中保证关闭文件资源

try:f= open('d:/a.txt',r)content=f.readline()print(content)
except BaseException as e:print(e)
finally:f.close() #释放资源。此处也可能会发生异常。若发生异常则程序终止，不会继续往下执行
print('step4')

Traceback (most recent call last):
name 'r' is not definedFile "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 117, in <module>f.close() #释放资源。此处也可能会发生异常。若发生异常则程序终止，不会继续往下执行
NameError: name 'f' is not definedProcess finished with exit code 1

return 语句和异常处理问题

由于 return 有两种作用：结束方法运行、返回值。我们一般不把 return 放到异常处理结构中，而是放到方法最后。
【示例】return 和异常结构的正确处理方式

def test01():print( "step1")try:x = 3/0# return "a"except:print( "step2")print("异常：0 0 不能做除数 ")#return "b"finally:print( "step4")#return "d"print( "step5")return "e" #一般不要将 return 语句放到 try、except、else、finally 块中，会发生一些意想不到的错误。建议放到方法最后。
print(test01())

step1
step2
异常：0 0 不能做除数 
step4
step5
eProcess finished with exit code 0

常见异常的解决

Python 中的异常都派生自 BaseException 类，本节我们测试和列出常见的一些异常，方便初学者掌握。

常见异常汇总

with 上下文管理

finally 块由于是否发生异常都会执行，通常我们放释放资源的代码。其实，我们可以通过 with 上下文管理，更方便的实现释放资源的操作。
with 上下文管理的语法结构如下：
with context_expr [ as var]：
语句块

with 上下文管理可以自动管理资源，在 with 代码块执行完毕后自动还原进入该代码之前的现场或上下文。不论何种原因跳出 with 块，不论是否有异常，总能保证资源正常释放。极大的简化了工作，在文件操作、网络通信相关的场合非常常用。

【示例】with 上下文管理文件操作

trackback 模块

【示例】使用 Traceback 模块打印异常信息

【示例】使用 traceback 将异常信息写入日志文件

自定义异常类

程序开发中，有时候我们也需要自己定义异常类。自定义异常类一般都是运行时异常，通常继承 Exception 或其子类即可。命名一般以 Error、Exception 为后缀。
自定义异常由 raise 语句主动抛出。

【示例】自定义异常类和 raise 语句

#测试自定义异常类class AgeError(Exception):  #继承Exceptiondef __init__(self,errorInfo):Exception.__init__(self)self.errorInfo=errorInfodef __str__(self):return str(self.errorInfo)+'年龄错误！应该在1-150之间'######################测试代码################################
if __name__=='__main__': #如果为ture，则模块是作为独立文件运行，可以执行测试代码age= int(input('输入一个年龄：'))if age<1 or age>150:raise AgeError(age)else:print('正常的年龄:',age)

输入一个年龄：300
Traceback (most recent call last):File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 149, in <module>raise AgeError(age)
__main__.AgeError: 300年龄错误！应该在1-150之间Process finished with exit code 1