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# 13-Python异常处理

**异常处理**
**导语**：
在写代码的时候，经常会遇到异常。遇见异常并不是一件让人愉悦的事情。今天来一起详细了解异常。
python提供了两个非常重要的功能来处理python程序在运行中出现的异常和错误,你可以使用该功能来调试python程序。 
\1. 异常处理
\2. 断言(Assertions)

**常用异常：**
Exception  它可以捕获任意(绝大部分)异常。
AttributeError 试图访问一个对象没有的树形，比如foo.x，但是foo没有属性x
IOError 输入/输出异常；基本上是无法打开文件 
ImportError 无法引入模块或包；基本上是路径问题或名称错误 
IndentationError 语法错误（的子类）,代码没有正确对齐 
IndexError 下标索引超出序列边界，比如当x只有三个元素，却试图访问x[5]
KeyError 试图访问字典里不存在的键 
KeyboardInterrupt Ctrl+C被按下 
NameError 使用一个还未被赋予对象的变量 
SyntaxError Python代码非法，代码不能编译(个人认为这是语法错误，写错了） 
TypeError 传入对象类型与要求的不符合 
UnboundLocalError 试图访问一个还未被设置的局部变量，基本上是由于另有一个同名的全局变量，导致你以为正在访问它 
ValueError 传入一个调用者不期望的值，即使值的类型是正确的 

**python标准异常**：
[![file://C:\Users\86186\AppData\Local\Temp\.2IK5Q0\1.png](assets/1.png)]()
[![file://C:\Users\86186\AppData\Local\Temp\.2IK5Q0\2.png](assets/2.png)]()
[![file://C:\Users\86186\AppData\Local\Temp\.2IK5Q0\3.png](assets/3.png)]()

**什么是异常？**
异常即是一个事件，该事件会在程序执行过程中发生，影响程序的正常执行。 
一般，在Python无法正常处理程序时就会发生一个异常,异常是Python对象，表示一
个错误。 

**当Python脚本发生异常时需要捕获处理它，否则程序会终止执行。** 
\#!/usr/bin/env python
\# -*- coding: UTF-8 -*-
try:
    print "%d" % (5 / 0)
except ZeroDivisionError:
    print "除数不能为零"
else:
    print "没有报错"

print "这是异常之后的代码"  #如果没有上面的异常处理，下面的代码是不会执行的
for i in range(10):
    print i

**捕捉异常**:
    try/except语句用来检测try语句块中的错误，从而让except语句捕获异常信息并处理。 
    如果你不想在异常发生时结束你的程序，只需在try里捕获它。 
    语法： 
        try:
            <语句>                #运行别的代码
        except <名字>：
            <语句>                #如果在try部份引发了'name'异常
        except <名字>，<数据>:
            <语句>                #如果引发了'name'异常，获得附加的数据
        else:
            <语句>                #如果没有异常发生 
        
**try的工作原理**
当开始一个try语句后，python就在当前程序的上下文中作标记，这样当异常出现时就可
以回到这里，try子句先执行，接下来会发生什么依赖于执行时是否出现异常。 
\1. 如果当try后的语句执行时发生异常，python就跳回到try并执行第一个匹配该异常的
except子句，异常处理完毕，控制流就通过整个try语句（除非在处理异常时又引发新的异
常）。
\2. 如果在try后的语句里发生了异常，却没有匹配的except子句，异常将被递交到上层的
try，或者到程序的最上层（这样将结束程序，并打印缺省的出错信息）。
\3. 如果在try子句执行时没有发生异常，python将执行else语句后的语句（如果有else的
话），然后控制流通过整个try语句。
         [![file://C:\Users\86186\AppData\Local\Temp\.2IK5Q0\4.png](assets/4.png)]()

例
打开一个文件，在该文件中的写入内容，且并未发生异常：
    try:
        fh = open("testfile", "w")
        fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
    except IOError:
        print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"
    else:
        print "内容写入文件成功"
        fh.close()

结果：
    \# python test.py 
        内容写入文件成功
    \# cat testfile       # 查看写入的内容
        这是一个测试文件，用于测试异常!! 

例
打开一个文件，在该文件中的内容写入内容，但文件没有写入权限，发生了异常：
    try:
        fh = open("testfile", "w")    
        fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
    except IOError:
        print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"
    else:
        print "内容写入文件成功"
        fh.close() 

在执行代码前为了测试方便，先去掉 testfile 文件的写权限
再执行以上代码：
    $ python test.py                                #注意这里用的是普通用户
    Error: 没有找到文件或读取文件失败

**使用except不带任何异常类型**

###  


你可以不带任何异常类型使用except，如下实例：
     try:
        正常的操作
        ......................
     except:
        发生异常，执行这块代码
        ......................
     else:
        如果没有异常执行这块代码  
以上方式try-except语句捕获所有发生的异常。但这不是一个很好的方式，我们不能通过该程序
识别出具体的异常信息。因为它捕获所有的异常。 

**使用except带多种异常类型**
也可以使用相同的except语句来处理多个异常信息： 
    try:
        正常的操作
        ................
    except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]]):
       发生以上多个异常中的一个，执行这块代码
       ......................
    else:
        如果没有异常执行这块代码
    
**try-finally 语句**
try-finally 语句无论是否发生异常都将执行最后的代码。 
    try:
        <语句>
    finally:
        <语句>    #退出try时总会执行

例1:
    try:
        fh = open("testfile", "w")
        fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
    finally:
        print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"

例2：
import  time    
try:
    f=file("文件.py")    
    while True:
        line = f.read()
        if len(line)==0:
            break
        time.sleep(2)
        print line,
finally:
    f.close()
    print "hello"

例3:
    try:
        fh = open("testfile", "w")
        try:
            fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
        finally:
            print "关闭文件"
            fh.close()
    except IOError:
        print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"


**异常的参数**:
一个异常可以带上参数，可作为输出的异常信息参数。
你可以通过except语句来捕获异常的参数，如下所示：
     try:
        正常的操作
        ......................
     except ExceptionType, Argument:
        你可以在这输出 Argument 的值... 

变量接收的异常值通常包含在异常的语句中。在元组的表单中变量可以接收一个或者多个
值。
元组通常包含错误字符串，错误数字，错误位置。

例
以下为单个异常的实例： 
    \#!/usr/bin/python
    def temp_convert(var):
        try:
            return int(var)
        except ValueError, Argument:
            print "参数没  有包含数字\n", Argument

​    \# 调用函数
​    temp_convert("xyz")

以上程序执行结果如下：
    $ python test.py 
        参数没有包含数字
        invalid literal for int() with base 10: 'xyz'

**触发异常**
可以使用raise语句自己触发异常
raise语法格式：
    raise [Exception [, args [, traceback]]]

语句中Exception是异常的类型（例如，NameError）参数是一个异常参数值。该参数是可
选的，如果不提供，异常的参数是"None"。
最后一个参数是可选的（在实践中很少使用），如果存在，是跟踪异常对象。

例
一个异常可以是一个字符串，类或对象。 Python的内核提供的异常，大多数都是实例化的
类，这是一个类的实例的参数。
定义一个异常：
def functionName( level ):
    if level < 1:
        raise Exception("Invalid level!", level)
        \# 触发异常后，后面的代码就不会再执行

注意：为了能够捕获异常，"except"语句必须有用相同的异常来抛出类对象或者字符串。
例如我们捕获以上异常，"except"语句如下：
    try:
        正常逻辑
    except "Invalid level!":
        触发自定义异常    
    else:
        其余代码

例
    \#!/usr/bin/python
    def mye( level ):
        if level < 1:
            raise Exception("Invalid level!", level)
            \# 触发异常后，后面的代码就不会再执行
    try:
        mye(0)                # 触发异常
    except "Invalid level!":
        print 1
    else:
        print 2

输出结果：
    $ python test.py 
    Traceback (most recent call last):
      File "test.py", line 11, in <module>
        mye(0)
      File "test.py", line 7, in mye
        raise Exception("Invalid level!", level)
    Exception: ('Invalid level!', 0)

**用户自定义异常:**
通过创建一个新的异常类，程序可以命名它们自己的异常。异常应该是典型的继承自
Exception类，通过直接或间接的方式。
以下为与RuntimeError相关的实例,实例中创建了一个类，基类为RuntimeError，用于在
异常触发时输出更多的信息。
在try语句块中，用户自定义的异常后执行except块语句，变量 e 是用于创建Networkerror
类的实例。
    class Networkerror(RuntimeError):
        def __init__(self, arg):
            self.args = arg
    在你定义以上类后，你可以触发该异常，如下所示：
    try:
        raise Networkerror("Bad hostname")
    except Networkerror,e:
        print e.args
    
**万能异常**
在python的异常中，有一个万能异常：Exception，它可以捕获任意异常。
例：
    \#cat  aa.py
    s1 = 'hello'
    try:
        int(s1)
    except Exception,e:
        print e

执行结果：  
    \#python aa.py 
    invalid literal for int() with base 10: 'hello'

既然有这个万能异常，其他异常是不是就可以忽略了！当然不是，对于特殊处理或提醒的异常需要先定义，最后定义Exception来确保程序正常运行。
例：
    s1 = 'hello'
    try:
        int(s1)
    except KeyError,e:
        print '键错误'
    except IndexError,e:
        print '索引错误'
    except Exception, e:
        print '错误'    
    
**Python中何时使用断言 assert**
Python的assert是用来检查一个条件，如果它为真，就不做任何事。如果它为假，则会抛出AssertError并且包含错误信息。例如：
py> x = 23
py> assert x > 0, "x is not zero or negative"
py> assert x%2 == 0, "x is not an even number"

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

AssertionError: x is not an even number
很多人用assert作为一个很快和容易的方法来在参数错误的时候抛出异常。但这样做是错的，非常错误，有两个原因。首先AssertError不是在测试参数时应该抛出的错误。你不应该像这样写代码：
if
not isinstance(x, int):

raise AssertionError("not an int")
你应该抛出TypeError的错误，assert会抛出错误的异常。

但是，更危险的是，有一个关于assert的困扰：它可以被编译好然后从来不执行，如果你用 –O 或 –oo 选项运行Python，结果不保证assert表达式会运行到。当适当的使用assert时，这是未来，但是当assert不恰当的使用时，它会让代码用-O执行时出错。

那什么时候应该使用assert？没有特定的规则，断言应该用于：
防御型的编程
运行时检查程序逻辑
检查约定
程序常量
检查文档
（在测试代码的时候使用断言也是可接受的，是一种很方便的单元测试方法，你接受这些测试在用-O标志运行时不会做任何事。我有时在代码里使用assert False来标记没有写完的代码分支，我希望这些代码运行失败。尽管抛出NotImplementedError可能会更好。）

关于断言的意见有很多，因为它能确保代码的正确性。如果你确定代码是正确的，那么就没有用断言的必要了，因为他们从来不会运行失败，你可以直接移除这些断言。如果你确定检查会失败，那么如果你不用断言，代码就会通过编译并忽略你的检查。

在以上两种情况下会很有意思，当你比较肯定代码但是不是绝对肯定时。可能你会错过一些非常古怪的情况。在这个情况下，额外的运行时检查能帮你确保任何错误都会尽早地被捕捉到。

另一个好的使用断言的方式是检查程序的不变量。一个不变量是一些你需要依赖它为真的情况，除非一个bug导致它为假。如果有bug，最好能够尽早发现，所以我们为它进行一个测试，但是又不想减慢代码运行速度。所以就用断言，因为它能在开发时打开，在产品阶段关闭。

一个非变量的例子可能是，如果你的函数希望在它开始时有数据库的连接，并且承诺在它返回的时候仍然保持连接，这就是函数的不变量：

def
some_function(arg):

​    assert
not  DB.closed()

​    ...
\# code goes here

​    assert
not  DB.closed()

​    return
result
断言本身就是很好的注释，胜过你直接写注释：

\# when we reach here, we know that n > 2

你可以通过添加断言来确保它：

assert n > 2

断言也是一种防御型编程。你不是让你的代码防御现在的错误，而是防止在代码修改后引发的错误。理想情况下，单元测试可以完成这样的工作，可是需要面对的现实是，它们通常是没有完成的。人们可能在提交代码前会忘了运行测试代码。有一个内部检查是另一个阻挡错误的防线，尤其是那些不明显的错误，却导致了代码出问题并且返回错误的结果。

加入你有一些if…elif 的语句块，你知道在这之前一些需要有一些值：

\# target is
expected to be one of x, y, or z, and nothing else.

if
target == x:

​    run_x_code()

elif target == y:

​    run_y_code()

else:

​    run_z_code()
假设代码现在是完全正确的。但它会一直是正确的吗？依赖的修改，代码的修改。如果依赖修改成 target = w 会发生什么，会关系到run_w_code函数吗？如果我们改变了代码，但没有修改这里的代码，可能会导致错误的调用 run_z_code 函数并引发错误。用防御型的方法来写代码会很好，它能让代码运行正确，或者立马执行错误，即使你在未来对它进行了修改。

在代码开头的注释很好的一步，但是人们经常懒得读或者更新注释。一旦发生这种情况，注释会变得没用。但有了断言，我可以同时对代码块的假设书写文档，并且在它们违反的时候触发一个干净的错误
assert target in
(x, y, z)

if
target == x:

​    run_x_code()

elif target == y:

​    run_y_code()

else:

​    assert target == z

​    run_z_code()
这样，断言是一种防御型编程，同时也是一种文档。我想到一个更好的方案：

if
target == x:

​    run_x_code()

elif target == y:

​    run_y_code()

elif target == z:

​    run_z_code()

else:

​    \# This can never happen. But just in
case  it does...

​    raise RuntimeError("an unexpected error occurred")
按约定进行设计是断言的另一个好的用途。我们想象函数与调用者之间有个约定，比如下面的：

“"果你传给我一个非空字符串，我保证传会字符串的第一个字母并将其大写。”"
如果约定被函数或调用这破坏，代码就会出问题。我们说函数有一些前置条件和后置条件，所以函数就会这么写：
def first_upper(astring):

​    assert isinstance(astring, str) and len(astring) > 0

​    result = astring[0].upper()

​    assert isinstance(result, str) and len(result) == 1

​    assert result == result.upper()

​    return
result
按约定设计的目标是为了正确的编程，前置条件和后置条件是需要保持的。这是断言的典型应用场景，因为一旦我们发布了没有问题的代码到产品中，程序会是正确的，并且我们能安全的移除检查。

下面是我建议的不要用断言的场景：

不要用它测试用户提供的数据
不要用断言来检查你觉得在你的程序的常规使用时会出错的地方。断言是用来检查非常罕见的问题。你的用户不应该看到任何断言错误，如果他们看到了，这是一个bug，修复它。
有的情况下，不用断言是因为它比精确的检查要短，它不应该是懒码农的偷懒方式。
不要用它来检查对公共库的输入参数，因为它不能控制调用者，所以不能保证调用者会不会打破双方的约定。
不要为你觉得可以恢复的错误用断言。换句话说，不用改在产品代码里捕捉到断言错误。
不要用太多断言以至于让代码很晦涩。