Python 基础（十四）：错误和异常

程序中的错误我们通常称为 bug ，工作中我们不仅需要改自己程序中的 bug ，还需要改别人程序中的 bug ，新项目有 bug 要改，老项目也有 bug 要改，可以说 bug 几乎贯穿一个程序员的职业生涯... 我们通常将 bug 分为 Error（错误）和 Exception（异常），我们下面来具体学习下 Python 中的错误和异常。

错误

错误通常是指程序中的语法错误或逻辑错误，来通过两个 Python 例子看一下：

语法错误示例

#print前面少了 : 
if True
    print("hello python")

我们编写程序通常使用开发工具编写，比如：我使用 Pycharm 工具编写 Python 程序，像这种语法错误，在编写程序时，编译器就会检测出来并提示我们，因此，我们编写好的程序几乎不会出现这种问题。

逻辑错误示例

#0 是不能作为被除数的
a  = 5
b = 0
print(a/b)

#执行结果：ZeroDivisionError: division by zero

逻辑错误编译器是不会提示我们的，因此，我们编写程序时，对一些基本常识要有一定了解，从而，避免出现逻辑错误。

异常

即便 Python 程序的语法是正确的，在运行它的时候，也有可能发生错误，运行期检测到的错误被称为异常；大多数的异常都不会被程序处理，都以错误信息的形式展现。

Python 内置异常

我们先来看一下异常层次结构：

BaseException
 +-- SystemExit
 +-- KeyboardInterrupt
 +-- GeneratorExit
 +-- Exception
      +-- StopIteration
      +-- StopAsyncIteration
      +-- ArithmeticError
      |    +-- FloatingPointError
      |    +-- OverflowError
      |    +-- ZeroDivisionError
      +-- AssertionError
      +-- AttributeError
      +-- BufferError
      +-- EOFError
      +-- ImportError
      |    +-- ModuleNotFoundError
      +-- LookupError
      |    +-- IndexError
      |    +-- KeyError
      +-- MemoryError
      +-- NameError
      |    +-- UnboundLocalError
      +-- OSError
      |    +-- BlockingIOError
      |    +-- ChildProcessError
      |    +-- ConnectionError
      |    |    +-- BrokenPipeError
      |    |    +-- ConnectionAbortedError
      |    |    +-- ConnectionRefusedError
      |    |    +-- ConnectionResetError
      |    +-- FileExistsError
      |    +-- FileNotFoundError
      |    +-- InterruptedError
      |    +-- IsADirectoryError
      |    +-- NotADirectoryError
      |    +-- PermissionError
      |    +-- ProcessLookupError
      |    +-- TimeoutError
      +-- ReferenceError
      +-- RuntimeError
      |    +-- NotImplementedError
      |    +-- RecursionError
      +-- SyntaxError
      |    +-- IndentationError
      |         +-- TabError
      +-- SystemError
      +-- TypeError
      +-- ValueError
      |    +-- UnicodeError
      |         +-- UnicodeDecodeError
      |         +-- UnicodeEncodeError
      |         +-- UnicodeTranslateError
      +-- Warning
           +-- DeprecationWarning
           +-- PendingDeprecationWarning
           +-- RuntimeWarning
           +-- SyntaxWarning
           +-- UserWarning
           +-- FutureWarning
           +-- ImportWarning
           +-- UnicodeWarning
           +-- BytesWarning
           +-- ResourceWarning

通过上面的异常层次结构，我们可以清晰的看出，BaseException为所有异常的基类，其下面分为：SystemExit、KeyboardInterrupt、GeneratorExit、Exception 四类异常，Exception 为所有非系统退出类异常的基类，Python 提倡继承 Exception 或其子类派生新的异常；Exception 下包含我们常见的多种异常如：MemoryError（内存溢出）、BlockingIOError（IO异常）、SyntaxError（语法错误异常）... 详细说明可以查看下面列表：

异常名称	描述
BaseException	所有异常的基类
SystemExit	解释器请求退出
KeyboardInterrupt	用户中断执行(通常是输入^C)
Exception	常规错误的基类
StopIteration	迭代器没有更多的值
GeneratorExit	生成器(generator)发生异常来通知退出
StandardError	所有的内建标准异常的基类
ArithmeticError	所有数值计算错误的基类
FloatingPointError	浮点计算错误
OverflowError	数值运算超出最大限制
ZeroDivisionError	除(或取模)零 (所有数据类型)
AssertionError	断言语句失败
AttributeError	对象没有这个属性
EOFError	没有内建输入,到达EOF 标记
EnvironmentError	操作系统错误的基类
IOError	输入/输出操作失败
OSError	操作系统错误
WindowsError	系统调用失败
ImportError	导入模块/对象失败
LookupError	无效数据查询的基类
IndexError	序列中没有此索引(index)
KeyError	映射中没有这个键
MemoryError	内存溢出错误(对于Python 解释器不是致命的)
NameError	未声明/初始化对象 (没有属性)
UnboundLocalError	访问未初始化的本地变量
ReferenceError	弱引用(Weak reference)试图访问已经垃圾回收了的对象
RuntimeError	一般的运行时错误
NotImplementedError	尚未实现的方法
SyntaxError	Python 语法错误
IndentationError	缩进错误
TabError	Tab 和空格混用
SystemError	一般的解释器系统错误
TypeError	对类型无效的操作
ValueError	传入无效的参数
UnicodeError	Unicode 相关的错误
UnicodeDecodeError	Unicode 解码时的错误
UnicodeEncodeError	Unicode 编码时错误
UnicodeTranslateError	Unicode 转换时错误
Warning	警告的基类
DeprecationWarning	关于被弃用的特征的警告
FutureWarning	关于构造将来语义会有改变的警告
OverflowWarning	旧的关于自动提升为长整型(long)的警告
PendingDeprecationWarning	关于特性将会被废弃的警告
RuntimeWarning	可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告
SyntaxWarning	可疑的语法的警告
UserWarning	用户代码生成的警告

异常处理

Python 程序捕捉异常使用 try/except 语句，先看个例子：

#1、被除数为 0，未捕获异常
def getNum(n):
        return 10 / n
print(getNum(0))
#输出结果：ZeroDivisionError: division by zero

#2、捕获异常
def getNum(n):
    try:
        return 10 / n
    except IOError:
        print('Error: IOError argument.')
    except ZeroDivisionError:
        print('Error: ZeroDivisionError argument.')
print(getNum(0))
'''
输出结果：
Error: ZeroDivisionError argument.
None
'''

try 语句的工作方式为：

首先，执行 try 子句（在 try 和 except 关键字之间的部分）；
如果没有异常发生， except 子句在 try 语句执行完毕后就被忽略了；
如果在 try 子句执行过程中发生了异常，那么该子句其余的部分就会被忽略；
如果异常匹配于 except 关键字后面指定的异常类型，就执行对应的except子句，然后继续执行 try 语句之后的代码；
如果发生了一个异常，在 except 子句中没有与之匹配的分支，它就会传递到上一级 try 语句中；
如果最终仍找不到对应的处理语句，它就成为一个未处理异常，终止程序运行，显示提示信息。

try/except 语句还可以带有一个 else、finally子句，示例如下：

def getNum(n):
    try:
        print('try --> ',10 / n)
    except ZeroDivisionError:
        print('except --> Error: ZeroDivisionError argument.')
    else:
        print('else -->')
    finally:
        print('finally -->')

'''
1、调用：getNum(0)
输出结果：
except --> Error: ZeroDivisionError argument.
finally -->

2、调用：getNum(1)
输出结果：
try -->  10.0
else -->
finally -->
'''

其中，else 子句只能出现在所有 except 子句之后，只有在没有出现异常时执行；finally 子句放在最后，无论是否出现异常都会执行。

抛出异常

使用 raise 语句允许强制抛出一个指定的异常，要抛出的异常由 raise 的唯一参数标识，它必需是一个异常实例或异常类（继承自 Exception 的类），如：

raise NameError('HiThere')

自定义异常

正常来说，Python 提供的异常类型已经满足我们的使用了,但是有时候我们有定制性的需求，我们可以自定义异常类，继承自 Error 或 Exception 类就可以了，看个例子：

#自定义异常类 MyExc
class MyExc(Exception):  #继承Exception类
    def __init__(self, value):
        self.value = value
    def __str__(self):
        if self.value == 0:
            return '被除数不能为0'
#自定义方法
def getNum(n):
    try:
        if n == 0:
            exc = MyExc(n)
            print(exc)
        else:
            print(10 / n)
    except:
        pass
'''
1、调用 getNum(1)，输出结果为：
10.0

2、调用 getNum(0)，输出结果为：
被除数不能为0
'''

在这个自定义的异常例子中，当参数 n 不为 0 时，则正常，当 n 等于 0，则抛出异常，自定义异常在实际应用中很少用到，了解即可。

参考：

https://docs.python.org/zh-cn/3/library/exceptions.html

https://docs.pythontab.com/python/python3.5/errors.html