Python 基础学习10：异常

程序运行时通常有两种情况：正常和异常。异常事件可能是错误也可能是其它没有预料的事件，Python 提供了异常处理机制，在面临异常时可以帮助处理，而不是通过条件语句一一的去处理，况且总有预料不到的错误。

异常

Python 使用异常对象来表示异常状态，当遇到错误时将引发异常。
当异常对象没有被处理（也称为捕获）时，程序会终止并显示错误的信息（traceback）

1 / 0
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#59>", line 1, in <module>
    1 / 0
ZeroDivisionError: division by zero

异常对象都属于某个类，可以通过多种方式引发和捕获异常实例，从而采取措施，而不是让程序失败终止。

raise 语句

当出现问题是，会自动引发异常，也可以主动的引发异常。
使用 raise 语句，并将一个类（必须是 Exception 的子类）或实例作为参数。
将类作为参数时会自动创建一个实例。

raise Exception
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#62>", line 1, in <module>
    raise Exception
Exception

可以在引发错误时，指出发生的信息：

raise Exception('hyperdrive overload')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#64>", line 1, in <module>
    raise Exception('hyperdrive overload')
Exception: hyperdrive overload

有很多内置的异常类，都可以用于 raise 语句中：

类名	描述
Exception	几乎所有的异常类都是基于它派生的
AttributeError	引用属性或给它赋值失败时引发的
OSError	OS 不能执行指定的任务时引发，有多个子类
IndexError	使用序列中不存在索引时引发，为 LookupError 的子类
KeyError	使用隐射中不存在的键时引发，为 LookupError 的子类
NameError	找不到名称时引发
SyntaxError	代码不正确时引发
TypeError	将内置操作或函数用于类型不正确的对象时引发
ValueError	将内置操作或函数用于类型正确但包含的值不合适时引发
ZeroDivisionError	在除法或求模运算的第二参数为零时引发

自定义异常类

虽然内置异常类涉及的范围很广，但可能需要实现自己的需求，也可以创建自定义异常类。
创建自定义异常类，与创建普通类是一样的，但是务必直接或间接的继承 Exception 类。

class CustomError(Exception): pass

捕获异常

异常是可以对其进行处理的，称为捕获异常。
使用 try/except 语句来捕获异常：

try:
    1 / 0
except:
    print("the second number can't be zero!")

the second number can't be zero!

重新引发

捕获异常后，如果要重新引发它（继续向上传播）可使用 raise 且不提供任何参数。
在设计程序时可以设置一个“抑制”开头，用来控制异常是否要继续向上传播。

class MuffledCalculator:
    muffled = False
    def calc(self, expr):
        try:
            return eval(expr)
        except ZeroDivisionError:
            if self.muffled:
                print('Division by zero is illegal')
            else:
                raise

calculator = MuffledCalculator()
calculator.calc('10/2')
5.0

calculator.calc('10/0')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#90>", line 1, in <module>
    calculator.calc('10/0')
  File "<pyshell#87>", line 5, in calc
    return eval(expr)
  File "<string>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero

calculator.muffled = True
calculator.calc('10/0')
Division by zero is illegal

有时可能想引发其它的异常，进入 except 子句的异常将作为异常上下文存储起来，并出现最终的错误消息中：

try:
    1 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#100>", line 2, in <module>
    1 / 0
ZeroDivisionError: division by zero

During handling of the above exception, another exception occurred:

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#100>", line 4, in <module>
    raise ValueError
ValueError

可以使用 raise ... from ... 来提供自己的上下文，使用 None 可以禁用上下文：

try:
    1 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError from None

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#102>", line 4, in <module>
    raise ValueError from None
ValueError

多个 except 子句

在进行除法运算时，除数是零会引发异常，除数时非数值型也会产生异常，所以仅仅捕获 ZeroDivisionError 是不够的。可以在 try/except 语句中添加一个 except 子句：

try:
    x = int(input('Enter the first number: '))
    y = int(input('Enter the second number: '))
    value = x / y
    print('x / y is ', value)
except ZeroDivisionError:
    print("The second number can't be zero!")
except TypeError:
    print("That wasn't a number, was it?")

如果要使用一个 except 子句捕获多种异常，可以使用元组来指定异常类型：

try:
    x = int(input('Enter the first number: '))
    y = int(input('Enter the second number: '))
    value = x / y
    print('x / y is ', value)
except (ZeroDivisionError, TypeError):
    print('Input a wrong number!')

捕获对象

可以在 except 子句中访问异常对象（实例）本身，如果是捕获多个异常（元组指定多个异常类型）时，也是返回一个对象。

try:
    x = int(input('Enter the first number: '))
    y = int(input('Enter the second number: '))
    value = x / y
    print('x / y is ', value)
except (ZeroDivisionError, TypeError) as e:
    print(e)

捕获所有异常

即使处理了好几种异常，可能还有一些没有预料到的异常，通常没有必要去隐藏没有被发现的异常，而是让程序立即崩溃，要捕获所有异常，只需在 except 语句中不指定任何异常类即可。

异常捕获中使用 else

可以像条件语句和循环一样，给捕获异常添加一个 else 子句：

try:
    print('hello')
except:
    print('what?')
else:
    print('Ah..')

hello
Ah..

当出现异常时：

try:
    1 / 0
    print('hello')
except:
    print('what?')
else:
    print('Ah..')

what?

仅当没有引发异常时，才会执行 else 中的语句。

else 也可以实现跳出循环，配合异常捕获：

while True:
    try:
        x = int(input('Enter the first number: '))
        y = int(input('Enter the second number: '))
        value = x / y
        print('x / y is ', value)
    except Exception as e:
        print('Invalid input,', e)
        print('pls try again.')
    else:
        break

当没有引发异常时将执行 else 语句中的 break 进而跳出循环。

finally 子句

finally 子句可用于在发生异常时执行清理工作，是 try 子句配套的命令。

x = None
try:
    1 / 0
finally:
    print('Cleaning up ...')
    del x

使用 del 删除变量可能是不太适宜，但是 finally 非常适合用于确保文件或网络套接字等资源的关闭。
在一条语句中同时包含 try except finally else ：

try:
    1 / 0
except NameError:
    print('error value')
else:
    print('well done')
finally:
    print('Cleaning up')

异常与函数

如果不处理函数中引发的异常，它将向上传播到调用函数的地方，如果调用的位置没有处理，异常将继续传播，直至到达主程序（全局作用域）。如果主程序中也没有处理异常，程序将终止并显示跟踪堆栈。

def faulty():
    raise Exception('Something is wrong')

def ignore_exception():
    faulty()

def handle_exception():
    try:
        faulty()
    except:
        print('Exception handled')

ignore_exception()
Traceback (most recent call last):
  File "/usr/lib64/python3.12/idlelib/run.py", line 580, in runcode
    exec(code, self.locals)
  File "<pyshell#28>", line 1, in <module>
  File "<pyshell#20>", line 2, in ignore_exception
  File "<pyshell#14>", line 2, in faulty
Exception: Something is wrong

handle_exception()
Exception handled

最佳实践

可以使用条件语句来表达异常处理实现的目标，但这边编写出来的代码可能不那么自然，可读性没有那么高。
很多情况下，相比与使用 if/else ，使用 try/except 语句更加自然，也更符合 Python 的风格，尽量养成尽可能使用 try/except 语句的习惯。

不那么异常的情况

如果只想发出警号，可使用模块 warnings 中的 warn 函数。

from warnings import warn
warn('warning')

Warning (from warnings module):
  File "<pyshell#34>", line 1
UserWarning: warning

warn('warning')
warn('important')

Warning (from warnings module):
  File "<pyshell#36>", line 1
UserWarning: important

警告只会显示一次，如果再次执行最后一行，什么事情都不会发生。

可使用模块 warnings 中的函数 filterwarning 来抑制发出的警告（或特定类型的警告），并指定要采取的措施（error 或 ignore）。

from warnings import filterwarnings
filterwarnings("ignore")
warn('warning')
filterwarnings("error")
warn('warning')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#44>", line 1, in <module>
    warn('warning')
UserWarning: warning

还可以根据异常来过滤掉特定类型的警告：

filterwarnings("ignore",category=DeprecationWarning)
warn('This func is too old.', DeprecationWarning)

filterwarnings("error",category=DeprecationWarning)
warn('This func is too old.', DeprecationWarning)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#54>", line 1, in <module>
    warn('This func is too old.', DeprecationWarning)
DeprecationWarning: This func is too old.