错误和异常

Learn from python2.7 official documentation

学习至此，曾遇到过的错误信息（error messages）有两种：语法错误（syntax errors）和异常（exceptions）。

8.1 语法错误Syntax Error

语法错误又称为解析错误（parsing errors），语句或表达式在语法上出错时，会引发这种错误。

在错误信息中，出现输入错误的脚本文件名和错误位置的行号将被打印出来，并提示错误信息：SyntaxError: invalid syntax。

8.2 异常Exception

即使语法正确，仍在执行时检测到的错误，被称为异常。

大多数的异常并不会被程序处理，而是显示错误信息：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

>>> 4 + spam*3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'spam' is not defined

>>> '2' + 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects

异常的错误信息前部分，同样会提示出现输入错误的脚本文件名和错误位置的行号，这部分通常以出现异常源代码行的堆栈回溯清单（stack traceback listing）的形式，显示出发生异常时的上下文。

错误信息的最后一行，会打印出异常类型的名称和此异常的详细描述信息。作为异常类型打印的字符串是发生的内置异常（built-in exception）的名称，对于用户定义异常（user-defined exception）则不一定如此，标准的异常类型是内置的标识符（built-in identifier）而不是保留的关键字（reserved keyword）。

8.3 处理Handling异常

8.3.1 try语句

1
2
3
4
5
6
while True:
    try:
        x = int(raw_input("Please enter a number: "))
        break
    except ValueError:
        print "Oops!  That was no valid number.  Try again..."

try语句工作原理：

  • 首先，执行try子句（try和except关键字之间的多行语句）；

  • 如果没有出现异常，跳过except子句并完成try语句的执行；

  • 如果出现异常，则跳过try子句中剩下的部分，如果异常的类型和except关键字后面的异常类型匹配，则执行except子句，然后完成try语句的执行，继续之后的代码；

  • 如果异常类型和except子句中指定的不匹配，则将传递到外部的try语句中处理（我理解为嵌套），如果没有找到处理器，则将其判定为未处理异常（unhandled exception），并终止执行，返回异常信息。

8.3.2 except子句

一个try语句可以有多个except子句，用于为try子句中可能发生的不同异常分别指定处理程序，每次执行至多执行一个处理程序。

except子句可以将多个异常命名为带括号的元组：

1
2
except (RuntimeError, TypeError, NameError):
    pass

最后的except子句可以省略异常名，以用作通配符（wildcard）。此方法可以用于打印错误消息，然后重新引发异常（使用raise语句，令程序自行引发异常）：

1
2
3
except:
    print "Unexpected error:", sys.exc_info()[0]
    raise

8.3.3 else子句

try语句中，可以选择在所有的except子句后面，添加else子句，来写入try子句不引发异常时必须执行的代码：

1
2
3
4
5
6
7
8
for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except IOError:
        print 'cannot open', arg
    else:
        print arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines'
        f.close()

8.3.4 finally子句：定义清理操作Clean-up Action

try语句中，可以在所有的子句后面加入finally子句，finally子句一定会在try语句退出前执行，无论try子句中是否触发异常

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
def divide(x, y):
    try:
        result = x / y
    except ZeroDivisionError:
        print "division by zero!"
    else:
        print "result is", result
    finally:
        print "executing finally clause"

divide(2, 1)
>>> result is 2
>>> executing finally clause

divide(2, 0)
>>> division by zero!
>>> executing finally clause

divide("2", "1")
>>>
executing finally clause
Traceback (most recent call last):
  File "stdy15.py", line 15, in <module>
    divide("2", "1")
  File "stdy15.py", line 3, in divide
    result = x / y
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

在实际应用程序中，finally子句用于定义必须在所有情况下执行的清理操作，尤其对于释放外部资源（如文件、网络连接）十分有用。

8.3.5 异常参数exception’s argument

当一个异常发生时，它所具有的相关信息（associated value）称为异常参数，参数的存在与否及其类型，取决于异常类型。异常参数一般作为未处理异常中错误信息的最后一部分打印出来。

except子句可以在异常名后，使用as关键字来指定一个变量，该变量与包含instance.args中存储的异常参数的异常实例（exception instance）绑定，由于异常实例定义了__str()__，所以异常参数可以通过此变量直接打印，而不必引用.args：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
try:
    raise Exception('spam', 'eggs')
except Exception as inst:
    print type(inst)  # 异常实例类型
    print inst.args
    print inst
    x, y = inst.args
    print 'x =', x
    print 'y =', y
>>> <type 'exceptions.Exception'>
>>> ('spam', 'eggs')
>>> ('spam', 'eggs')
>>> x = spam
>>> y = eggs

8.4 抛出Raising异常

raise语句可以用来强制引发指定的异常：

1
2
3
4
5
raise NameError('HiThere')
>>>
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: HiThere

raise语句的唯一参数表示要引发的异常，这个参数必须是一个异常实例或异常类（由Exception派生的类）。

8.5 用户自定义User-defined异常

可以通过创建一个新的异常类，来为自定义异常命名，异常类必须直接或间接地继承Exception类：

1
2
3
4
5
class MyError(Exception):
    def __init__(self, value):
        self.value = value
    def __str__(self):
        return repr(self.value)

在这个例子中，Exception默认的__init()__方法被重写，新的方法只是简单的创建类中的一个value属性，这将替代原方法中创建args属性的默认行为：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
try:
    raise MyError(2 * 2)
except MyError as e:
    print 'My exception occurred, value:', e.value
>>> My exception occurred, value: 4

raise MyError('oops!')
>>>
Traceback (most recent call last):
  File "stdy15.py", line 1, in <module>
    raise MyError('oops!')
__main__.MyError: 'oops!'

大多数异常都定义为名称以"Error"结尾，类似于标准异常的命名。

8.7 with语句&预定义的Predefined清理操作

某些对象定义了在不再需要该对象时要执行的标准清理操作，无论使用该对象的操作是成功还是失败。with语句允许这样的对象总是保证被即使清理：

1
2
3
with open("myfile.txt") as f:
    for line in f:
        print line,

在执行语句之后，File对象f总是关闭的，即使在执行过程中遇到了问题。