Python指南－8－错误和异常

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8. 错误和异常

至今为止还没有进一步的谈论过错误信息，不过在你已经试验过的那些例子中，可能已经遇到过一些。Python中（至少）有两种错误：语法错误和异常（ syntax errors and exceptions）。

 
8.1 语法错误

语法错误，也称作解析错误，可能是学习Python的过程中最容易犯的：

>>> while True print 'Hello world'
  File "", line 1, in ?
    while True print 'Hello world'
                   ^
SyntaxError: invalid syntax

解析器会重复出错的行，并在行中最早发现的错误位置上显示一个小箭头。错误（至少是被检测到）就发生在箭头指向的位置。示例中的错误表现在关键字print上，因为在它之前少了一个冒号（:）。同时也会显示文件名和行号，这样你就可以知道错误来自哪个脚本，什么位置。

 
8.2 异常

即使是在语法上完全正确的语句，尝试执行它的时候，也有可能会发生错误。在程序运行中检测出的错误称之为异常，它通常不会导致致命的问题，你很快就会学到如何在Python程序中控制它们。大多数异常不会由程序处理，而是显示一个错误信息：

>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in ?
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
>>> 4 + spam*3
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in ?
NameError: name 'spam' is not defined
>>> '2' + 2
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in ?
TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects

错误信息的最后一行指出发生了什么错误。异常也有不同的类型，异常类型做为错误信息的一部分显示出来：示例中的异常分别为零除错误（ ZeroDivisionError ），命名错误（ NameError）和类型错误（ TypeError ）。打印错误信息时，异常的类型作为异常的内置名显示。对于所有的内置异常都是如此，不过用户自定义异常就不一定了（尽管这是一个很有用的约定）。标准异常名是内置的标识（没有保留关键字）。

这一行后一部分是关于该异常类型的详细说明，这意味着它的内容依赖于异常类型。

错误信息的前半部分以堆栈的形式列出异常发生的位置。通常在堆栈中列出了源代码行，然而，来自标准输入的源码不会显示出来。

列出了内置异常和它们的含义。

 
8.3 处理异常

通过编程可以处理指定的异常。以下的例子重复要求用户输入一个值，直到用户输入的是一个合法的整数为止。不过这个程序允许用户中断程序（使用 Control-C 或者其它操作系统支持的方法）。需要注意的是用户发出的中断会引发一个 KeyboardInterrupt 异常。

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

try 语句按如下方式工作：

• 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，忽略try子句的其它部分。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。

一个try 语句可能包含多个 except 子句，分别指定处理不同的异常。至多只会有一个分支被执行。异常处理程序只会处理对应的try子句中发生的异常，在同一个try语句中，其他子句中发生的异常则不作处理。一个except子句可以在括号中列出多个异常的名字，例如：

... except (RuntimeError, TypeError, NameError):
...     pass

最后一个except子句可以省略异常名，把它当做一个通配项使用。一定要慎用这种方法，因为它很可能会屏蔽掉真正的程序错误，使人无法发现！它也可以用于打印一行错误信息，然后重新抛出异常（可以使调用者更好的处理异常）。

import string, sys

try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(string.strip(s))
except IOError, (errno, strerror):
    print "I/O error(%s): %s" % (errno, strerror)
except ValueError:
    print "Could not convert data to an integer."
except:
    print "Unexpected error:", sys.exc_info()[0]
    raise

try ... except 语句可以带有一个 else 子句， 该子句只能出现在所有except子句之后。当try语句没有抛出异常时，需要执行一些代码，可以使用这个子句。例如：

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()

使用 else 子句比在 try 子句中附加代码要好，因为这样可以避免 try ... except 意外的截获本来不属于它们保护的那些代码抛出的异常。

发生异常时，可能会有一个附属值，作为异常的参数存在。这个参数是否存在、是什么类型，依赖于异常的类型。

在异常名（列表）之后，也可以为 except 子句指定一个变量。这个变量绑定于一个异常实例，它存储在 instance.args 的参数中。为了方便起见，异常实例定义了 __getitem__ 和 __str__ ，这样就可以直接访问过打印参数而不必引用 .args。

>>> try:
...    raise Exception('spam', 'eggs')
... except Exception, inst:
...    print type(inst)     # the exception instance
...    print inst.args      # arguments stored in .args
...    print inst           # __str__ allows args to printed directly
...    x, y = inst          # __getitem__ allows args to be unpacked directly
...    print 'x =', x
...    print 'y =', y
...

('spam', 'eggs')
('spam', 'eggs')
x = spam
y = eggs

对于未处理的异常，如果它有一个参数，那做就会作为错误信息的最后一部分（“明细”）打印出来。

异常处理句柄不止可以处理直接发生在try子句中的异常，即使是其中（甚至是间接）调用的函数，发生了异常，也一样可以处理。例如：

>>> def this_fails():
...     x = 1/0
... 
>>> try:
...     this_fails()
... except ZeroDivisionError, detail:
...     print 'Handling run-time error:', detail
... 
Handling run-time error: integer division or modulo

 
8.4 抛出异常

在发生了特定的异常时，程序员可以用 raise 语句强制抛出异常。例如：

>>> raise NameError, 'HiThere'
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in ?
NameError: HiThere

第一个参数指定了所抛出异常的名称，第二个指定了异常的参数。

如果你决定抛出一个异常而不处理它，raise 语句可以让你很简单的重新抛出该异常。

>>> try:
...     raise NameError, 'HiThere'
... except NameError:
...     print 'An exception flew by!'
...     raise
...
An exception flew by!
Traceback (most recent call last):
  File "", line 2, in ?
NameError: HiThere

 
8.5 用户自定义异常

在程序中可以通过创建新的异常类型来命名自己的异常。异常类通常应该直接或间接的从 Exception 类派生，例如：

>>> class MyError(Exception):
...     def __init__(self, value):
...         self.value = value
...     def __str__(self):
...         return repr(self.value)
... 
>>> try:
...     raise MyError(2*2)
... except MyError, e:
...     print 'My exception occurred, value:', e.value
... 
My exception occurred, value: 4
>>> raise MyError, 'oops!'
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in ?
__main__.MyError: 'oops!'

异常类中可以定义任何其它类中可以定义的东西，但是通常为了保持简单，只在其中加入几个属性信息，以供异常处理句柄提取。如果一个新创建的模块中需要抛出几种不同的错误时，一个通常的作法是为该模块定义一个异常基类，然后针对不同的错误类型派生出对应的异常子类。

class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass

class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.

    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """

    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message

class TransitionError(Error):
    """Raised when an operation attempts a state transition that's not
    allowed.

    Attributes:
        previous -- state at beginning of transition
        next -- attempted new state
        message -- explanation of why the specific transition is not allowed
    """

    def __init__(self, previous, next, message):
        self.previous = previous
        self.next = next
        self.message = message

与标准异常相似，大多数异常的命名都以“Error”结尾。

很多标准模块中都定义了自己的异常，用以报告在他们所定义的函数中可能发生的错误。关于类的进一步信息请参见第 章，“类”。

 
8.6 定义清理行为

try 语句还有另一个可选的子句，目的在于定义在任何情况下都一定要执行的功能。例如：

>>> try:
...     raise KeyboardInterrupt
... finally:
...     print 'Goodbye, world!'
... 
Goodbye, world!
Traceback (most recent call last):
  File "", line 2, in ?
KeyboardInterrupt

不管try子句中有没有发生异常， finally 子句都一定会被执行。如果发生异常，在finally子句执行完后它会被重新抛出。 try 子句经由 break 或 return 退出也一样会执行finally 子句。

在finally 子句中的代码用于释放外部资源（例如文件或网络连接），不管这些资源是否已经成功利用。

在 try 语句中可以使用若干个 except 子句或一个 finally 子句，但两者不能共存。