30天拿下Python之异常处理

概述

在上一节，我们介绍了Python的面向对象编程，包括：类的定义、类的使用、类变量、实例变量、实例方法、类方法、静态方法、类的运算符重载、继承等内容。在这一节中，我们将介绍Python的异常处理。异常是指程序在运行过程中出现的不正常情况，如文件找不到、除数为零等。异常处理就是要让程序在遇到这些问题时，能够进行合理的处理，避免因错误而导致的程序崩溃和无法预测的行为。

异常

Python中的异常种类非常多，下面列举了一些常见的异常。

SyntaxError：语法错误，比如，代码格式不正确，或者关键字拼写错误。

TypeError：类型错误，比如，将不同类型的对象进行操作，或者函数参数类型不匹配。

ValueError：数值错误，比如，对字符串进行数值计算时，出现无效的输入。

KeyError：键错误，比如，在字典中查找不存在的键时，出现错误。

IndexError：索引错误，比如，在列表或字符串中获取不存在的索引时，出现错误。

IOError：输入输出错误，比如，文件找不到或无法读取。

Exception：通用异常，可以捕获所有类型的异常。

# 运行异常：ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'hello'
a = int('hello')
b = 'Hope'
# 运行异常：IndexError: string index out of range
print(b[6])
c = ['G', 'O', 'O', 'D']
# 运行异常：ValueError: list.remove(x): x not in list
c.remove('H')

异常处理

Python中的异常处理结构使用try、except、else、finally这四个关键字。其中，try和except是必需的，而else和finally是可选的。

try:
    # 可能会引发异常的代码块
    x = 1 / 0
except ZeroDivisionError:
    # 当try块中发生ZeroDivisionError异常时，执行的代码块
    print("divided by zero")
else:
    # 当try块中没有发生任何异常时，执行的代码块
    print("no exception")
finally:
    # 无论是否发生异常，都会执行的代码块
    print("completed")

在上面的示例代码中，try块中的代码可能会引发ZeroDivisionError异常。当这个异常发生时，程序会跳转到与该异常对应的except块中执行。如果try块中的代码没有引发任何异常，程序会跳过except块并执行else块中的代码。无论是否发生异常，最终都会执行finally块中的代码。

有时候，我们可能想要捕获所有类型的异常。这时，可以使用Exception类来捕获所有异常。

try:
    x = 1 / 0
except Exception as e:
    # 输出：exception is: division by zero
    print('exception is:', e)

在上面的示例代码中，Exception可以捕获所有类型的异常，并将异常对象存储在变量e中。我们可以使用e来获取关于异常的更多信息，比如：错误消息、堆栈跟踪等。

有时候，我们可能想要对不同类型的异常进行不同的处理。这时，可以在一个try块中使用多个except块来捕获不同类型的异常，也可以在同一个except块中同时处理多个异常，这些异常将被放在一个括号里成为一个元组。

try:
    x = int('hello')
except ValueError:
    print('must be number')
except (TypeError, KeyError, IndexError):
    print('type error')
except Exception as e:
    print('other exception:', e)

在上面的示例代码中，try块中的代码可能会引发ValueError或TypeError异常。根据异常类型的不同，程序会跳转到相应的except块中执行相应的处理逻辑。如果try块中的代码发生了除ValueError和TypeError之外的其他异常，程序会跳转到最后一个except块中执行处理逻辑。

有时候，我们可能想要在不发生异常时才进行相应的处理。这时，可以在所有except块最后添加else块。

try:
    x = int('66')
except (ValueError, TypeError):
    print('must be number')
else:
    print('no exception')

还有时候，我们可能想要无论是否发生异常都执行某些操作。这时，可以使用finally块，这可以用来进行释放资源、关闭文件等操作。需要注意的是，即使finally块中发生了异常，也不会影响之前已经发生的异常的处理逻辑。

try:
    x = int('Hope')
except (ValueError, TypeError):
    print('must be number')
finally:
    print('completed')

抛出异常

在Python中，可以通过使用raise语句来主动抛出异常。raise语句的语法格式如下：

 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，以及异常的相关描述。如果可选参数全部省略，则raise会默认抛出RuntimeError异常。如果仅省略reason，则在抛出异常时，将不带任何的异常描述信息。

try:
    a = 100
    if a > 66:
        raise ValueError('value error: {}'.format(a))
except ValueError as e:
    print(e)

在上面的示例代码中，当a大于66时，我们主动抛出了ValueError类型的异常，并给出了异常描述信息。在except代码块中，我们捕获了异常，并输出了这个异常的具体信息。

用户自定义异常

在Python中，可以创建用户自定义的异常，这是通过创建一个新的异常类型来实现的。这个新的异常类型通常从内置的异常类型Exception类派生出来，可以直接继承，也可以间接继承。

class MyCustomError(Exception):
    def __init__(self, msg, code):
        super().__init__(msg)
        self.code = code
 
try:
    raise MyCustomError('custom exception', -2)
except MyCustomError as e:
    # 输出：custom exception -2
    print(e, e.code)