第9章 異常處理

學院系部名稱主講：授課教師姓名Python基礎教程第9章異常處理

在程序設計中，需要考慮各個方面，避免出現(xiàn)錯誤。在開發(fā)中，有些情況是程序無法預料到的，對這些不能預料的情況，程序需要能進行處理。本節(jié)介紹Python中的異常情況的處理，使程序更加完善。第7章Python面向?qū)ο蟆窘虒W導航】學習目標1．了解Python異常概念2．掌握異常的幾種處理方式3．了解主動拋出異常4．了解自定義的異常類5．掌握raise和assert語句，會拋出自定義的異常教學重點掌握異常的幾種處理方式掌握raise和assert語句，會拋出自定義的異常教學方式案例教學法、分組討論法、自主學習法、探究式訓練法課時建議4課時本章主要內(nèi)容with語句異常拋出異常123實訓949.1.1異常

有些錯誤在程序中是可以控制的。當Python系統(tǒng)檢測到一個錯誤時，解釋器會報告當前的程序代碼流無法執(zhí)行下去了，這時候就出現(xiàn)了異常。

異常（Exception）是程序的執(zhí)行過程中用來解決錯誤、避免直接終止程序運行的手段（行為）。

異常即是一個事件，該事件會在程序執(zhí)行過程中發(fā)生，影響程序的正常執(zhí)行。一般情況下，在Python無法正常處理程序時就會發(fā)生一個異常。

異常是Python對象，表示一個錯誤。當Python腳本發(fā)生異常時我們需要捕獲處理它，否則程序會終止執(zhí)行。9.1.1異常

異常是程序出現(xiàn)了錯誤為排除錯誤而在正?？刂屏髦獠扇〉男袨椋▌幼鳎?。這個行為動作又分為兩個階段：首先是異常的發(fā)生，它是因為某個錯誤引起的，所以有人說是異常發(fā)生的條件；然后是檢測和處理異常。

第一階段：檢測異常，解釋器將觸發(fā)一個異常信號，另外，程序也可以自己引發(fā)異常信號。

只要有異常（信號），解釋器都要暫停當前正在執(zhí)行的程序流，而去處理因為錯誤引發(fā)的異常，這就要轉(zhuǎn)入第二階段的工作。

第二階段：處理異常，這包括忽略錯誤或采取補救措施讓程序繼續(xù)執(zhí)行。無論是哪種方式都代表執(zhí)行的繼續(xù)，我們也可以認為這種工作是程序控制流的一個控制分支。9.1.1異常

因為有了異常處理，程序員可以控制程序如何運行，這讓程序有了更好的可控性

不是所有的錯誤都可以通過異常進行處理的。也就是說，程序員不可能預見所有的錯誤。

Python系統(tǒng)可能產(chǎn)生異常，如果這個異常對象沒有進行處理和捕捉，程序就會用所謂的回溯（Traceback，一種錯誤信息）終止執(zhí)行，這些信息包括錯誤的名稱（例如NameError）、原因和錯誤發(fā)生的行號。

9.1.1異常Python系統(tǒng)可能產(chǎn)生的常見異常介紹如下。 1．BaseException和ExceptionBaseException是頂層的異常，Exception是BaseException的下層異常。 2．NameError這是企圖訪問一個未申明的變量而引發(fā)的NameError。錯誤類型是：NameError：name'……'isnotdefined。 3．ZeroDivisionError

當除數(shù)為零時，會引發(fā)ZeroDivisionError異常。錯誤類型是：ZeroDivisionError：divisionbyzero。

9.1.1異常 4．SyntaxError程序代碼中有語法錯誤，這種異常是非程序運行時的錯誤，只能在程序運行前糾錯，也就是說，不可能用異常處理該錯誤。當解釋器發(fā)現(xiàn)有語法錯誤時，會引發(fā)SyntaxError異常。錯誤類型是：SyntaxError：invalidsyntax。 5．IndexError請求的索引超出了序列范圍，即當使用序列中不存在的索引時，會引發(fā)IndexError異常。錯誤類型是：IndexError：listindexoutofrange。

9.1.1異常 6．KeyError請求一個不存在的字典關鍵字。當使用映射中不存在的鍵時，會引發(fā)KeyError異常。錯誤類型是：KeyError：'server'。

7．FileNotFoundError企圖打開一個不存在的文件，會引發(fā)FileNotFoundError。錯誤類型是：FileNotFoundError：[Errno2]Nosuchfileordirectory。 8．AttributeError企圖訪問某對象的不存在的屬性，即當嘗試訪問未知對象屬性時，會引發(fā)AttributeError異常。9.1.1異常錯誤類型是：AttributeError：“objecthasnoattribute”。所有異常都是基類Exception的成員，它們都定義在exceptions模塊中。在表9-1-1中，列舉了一些標準異常，并作了相應描述。

表9-1-1標準異常一覽表異常名稱描述BaseException所有異常的父類SystemExit解釋器請求退出KeyboardInterrupt用戶中斷執(zhí)行（通常是輸入^C）Exception常規(guī)錯誤的父類StopIteration迭代器沒有更多的值GeneratorExit生成器（generator）發(fā)生異常來通知退出9.1.1異常

續(xù)表9-1-1標準異常一覽表異常名稱描述StandardError所有的內(nèi)置標準異常的父類ArithmeticError所有數(shù)值計算錯誤的父類FloatingPointError浮點計算錯誤OverflowError數(shù)值運算超出最大限制ZeroDivisionError除（或取模）零（所有數(shù)據(jù)類型）AssertionError斷言語句失敗AttributeError對象沒有這個屬性EOFError沒有內(nèi)建輸入，到達EOF標記EnvironmentError操作系統(tǒng)錯誤的父類IOError輸入/輸出操作失敗OSError操作系統(tǒng)錯誤WindowsError系統(tǒng)調(diào)用失敗9.1.1異常

續(xù)表9-1-1標準異常一覽表異常名稱描述ImportError導入模塊/對象失敗LookupError無效數(shù)據(jù)查詢的父類IndexError序列中沒有此索引（index）KeyError映射中沒有這個鍵MemoryError內(nèi)存溢出錯誤（對于Python解釋器不是致命的）NameError未聲明/初始化對象（沒有屬性）UnboundLocalError訪問未初始化的本地變量ReferenceError弱引用（WeakReference）試圖訪問已經(jīng)垃圾回收了的對象RuntimeError一般的運行時錯誤NotImplementedError尚未實現(xiàn)的方法SyntaxErrorPython語法錯誤9.1.1異常

續(xù)表9-1-1標準異常一覽表異常名稱描述IndentationError縮進錯誤TabErrorTab和空格混用SystemError一般的解釋器系統(tǒng)錯誤TypeError對類型無效的操作ValueError傳入無效的參數(shù)UnicodeErrorUnicode相關的錯誤UnicodeDecodeErrorUnicode解碼時的錯誤UnicodeEncodeErrorUnicode編碼時錯誤UnicodeTranslateErrorUnicode轉(zhuǎn)換時錯誤Warning警告的父類DeprecationWarning關于被棄用的特征的警告9.1.1異常

續(xù)表9-1-1標準異常一覽表異常名稱描述FutureWarning關于構造將來語義會有改變的警告OverflowWarning舊的關于自動提升為長整型（long）的警告PendingDeprecationWarning關于特性將會被廢棄的警告RuntimeWarning可疑的運行時行為（runtimebehavior）的警告SyntaxWarning可疑的語法的警告UserWarning用戶代碼生成的警告9.1.2異常的檢測與處理異常的檢測與處理是用try語句來實現(xiàn)的。try語句有以下兩種基本形式，格式如下：●try…except●try…finally對于第1種形式，except子句可有多個；在第2種形式中，finally子句只能有一個。try語句在兩種基本形式基礎上，還可以將兩者復合起來使用，格式如下：try…except…finally這種形式是復合語句。try子句的下面（或說后面）是被檢測的語句塊，except子句的下面是異常處理語句塊，finally子句的下面是無論有無異常都執(zhí)行的語句塊9.1.2異常的檢測與處理1．try…except語句捕捉異常可以使用try…except語句。try…except語句用來檢測try語句塊中的錯誤，從而讓except語句捕獲異常信息并處理。如果不想在異常發(fā)生時結束程序，只需在try里捕獲它。以下為簡單的try…except…else的語法：9.1.2異常的檢測與處理try的工作原理是，當開始一個try語句后，Python就在當前程序的上下文中作標記，這樣當異常出現(xiàn)時就可以回到這里，try子句先執(zhí)行，接下來會發(fā)生什么依賴于執(zhí)行時是否出現(xiàn)異常。

●如果當try后的語句執(zhí)行時發(fā)生異常，Python就跳回到try并執(zhí)行第一個匹配該異常的except子句，異常處理完畢，控制流就通過整個try語句（除非在處理異常時又引發(fā)新的異常）。

●如果在try后的語句里發(fā)生了異常，卻沒有匹配的except子句，異常將被遞交到上層的try，或者到程序的最上層（這樣將結束程序，并打印默認的出錯信息）。

●如果在try子句執(zhí)行時沒有發(fā)生異常，Python將執(zhí)行else語句后的語句（如果有else的話），然后控制流通過整個try語句。9.1.2異常的檢測與處理如例9-1-1和例9-2-2所示操作實例分別為不進行異常處理和進行異常處理（添加except語句捕獲異常）兩種實例。

代碼做以下修改，實現(xiàn)異常處理，修改參考如例9-1-2所示。原代碼照樣執(zhí)行，由于增加了異常檢測，避免了程序代碼的終止。程序監(jiān)控到錯誤，執(zhí)行except中的語句，不再執(zhí)行try中未執(zhí)行的語句，從而增強了代碼的魯棒性。

9.1.2異常的檢測與處理

例9-1-2所示操作實例進行了異常處理，添加except語句捕獲異常。但一般情況下，異常只會在出現(xiàn)某種情況下才能發(fā)生，此時可以添加else語句。當try語句中操作正常，沒有捕獲到任何錯誤信息，就不再執(zhí)行except語句，而是執(zhí)行else語句的內(nèi)容，從而實現(xiàn)程序的友好性。操作實例如例9-1-3所示，結合例9-1-4進行深一步理解。

例9-1-3打開test.txt文件（如果沒有則自動創(chuàng)建），寫入內(nèi)容如下：9.1.2異常的檢測與處理

例9-1-3是一個簡單的例子，它打開一個文件，在該文件中寫入內(nèi)容，且并未發(fā)生異常的情況。

重新處理該文件，實例如例9-1-4所示。

例9-1-4設置test.txt屬性為只讀，寫入內(nèi)容。

打開test.txt文件，往該文件中寫入內(nèi)容，但文件沒有寫入權限，所以發(fā)生了異常。在之前的實例中，except都帶了一個異常類型。在使用except時，還可以帶多個異常類型或不帶任何異常類型，實現(xiàn)使用相同的except語句來處理多個異常信息。

9.1.2異常的檢測與處理使用except而帶多種異常類型，書寫格式如下所示，操作實例如例9-1-5所示。except(Exception1[,Exception2[,...ExceptionN]]]):例9-1-5實際開發(fā)中，捕獲多個異常的方式操作實例。

當捕獲多個異常時，可以把要捕獲的異常的名字放到except后，并使用元組的方式僅進行存儲操作。

9.1.2異常的檢測與處理

在操作中，當出現(xiàn)多種異常時，為了區(qū)分不同的錯誤信息，用戶需要知道錯誤信息的情況，此時可以使用as來獲取系統(tǒng)反饋的信息?？梢园牙?-1-5操作代碼進行改寫，改寫代碼參考如下：當程序中出現(xiàn)大量異常時，捕獲這些異常是非常麻煩的。這時，可以在except子句中不指明異常的類型，使用except不帶任何異常類型。這樣，不管發(fā)生何種類型的異常，都會執(zhí)行except中的處理代碼。使用except不帶任何異常類型，就是指except后不需要添加任何參數(shù)，如例9-1-6所示9.1.2異常的檢測與處理

例9-1-6except不帶任何異常類型操作實例。

以上方式try…except語句捕獲所有發(fā)生的異常。但這不是一個很好的處理方式，我們不能通過該程序識別出具體的異常信息。因為它捕獲所有的異常，所以建議except后帶相關異常類型。9.1.2異常的檢測與處理在之前介紹的實例中，實現(xiàn)程序異常處理時使用了try…except…else…語句。但有時候，在程序中，不管有沒有捕捉到異常，都要執(zhí)行一些終止行為，比如關閉文件、釋放鎖等。此時使用try…except…else…語句難以實現(xiàn)效果，可以使用以下語句進行處理：

●try…finally語句。try…finally語句無論是否發(fā)生異常都將執(zhí)行最后的代碼。9.1.2異常的檢測與處理

如果在使用finally語句的同時使用except語句和else語句，操作格式如下所示。

其中，else語句和finally語句不是必需的。except語句必須在else語句和finally語句之前，else語句必須在finally語句之前。finally語句如果存在，必須在整個語句的最后位置。finally語句通常用于釋放資源。

●使用finally語句，改寫例9-1-3，代碼如下所示。

9.1.2異常的檢測與處理

例9-1-7打開test.txt文件，同時使用except語句與finally語句，實例代碼如下：9.2拋出異常

在Python中，程序運行出現(xiàn)錯誤就會引發(fā)異常。有時需要在程序中主動拋出異常，此時可以使用raise和assert語句。本節(jié)主要針對拋出異常進行詳細介紹。[學習目標]1．了解異常拋出方式2．掌握raise語句的用法3．掌握assert語句的用法4．掌握用戶自定義異常操作9.2.1拋出異常處理

異常并非只有在程序運行出錯時才可以引發(fā)，Python允許在代碼中使用raise或assert語句主動引發(fā)異常。

1．raise語句Python執(zhí)行raise語句時，會引發(fā)異常并傳遞異常類的實例對象。使用raise語句能顯式地觸發(fā)異常，分為三種情況進行處理。

（1）用類名引發(fā)異常，創(chuàng)建異常類的實例對象，并引發(fā)異常，基本格式如下：

raise異常類名raise語句中，指定異常類名時，創(chuàng)建該類的實例對象，然后引發(fā)異常。使用時直接寫出類名。例如：raiseIndexErrorIndexError是一個異常類，編碼時不實例化，執(zhí)行時會進行創(chuàng)建

（2）用異常類實例對象引發(fā)異常，引發(fā)異常類實例對象對應的異常，基本格式如下： raise異常類對象

9.2.1拋出異常處理

raise語句中，使用異常類實例對象引發(fā)異常時，通過顯式地創(chuàng)建異常類的實例，直接使用該實例來引發(fā)異常。例如： index=IndexError() raiseindex

（3）重新引發(fā)剛剛發(fā)生的異常，基本格式如下：此時，不帶參數(shù)的raise語句，可以再次引發(fā)剛剛發(fā)生過的異常，作用就是向外傳遞異常。操作如例9-2-1所示。

例9-2-1再次引發(fā)剛發(fā)生的異常實例。9.2.1拋出異常處理在上述代碼中，try里面使用raise語句拋出了IndexError異常，程序會跳轉(zhuǎn)到except子句中執(zhí)行，執(zhí)行print()語句打印信息，然后再次執(zhí)行raise語句，引發(fā)剛剛發(fā)生的異常，導致程序出現(xiàn)錯誤而終止執(zhí)行。有時，異常中可能會有另外一個異常，可以使用raise…from…語句拋出異常。操作如例9-2-2所示

例9-2-2在異常中拋出另外一個異常實例。在實例9-2-2中，try語句中只定義了變量i，并沒有為其賦值，引發(fā)了NameError錯誤，使程序跳轉(zhuǎn)到except子句中執(zhí)行。except語句捕捉所有異常，使用raise…from…語句拋出NameError異常后，再拋出“數(shù)值超出范圍”異常。9.2.1拋出異常處理2．a(chǎn)ssert語句 assert語句也叫斷言，是期望用戶滿足指定條件，當用戶的條件不滿足約束條件時，會觸發(fā)AssertionError異常，所以，assert語句可以當作條件式的raise語句。assert語句格式如下： assert邏輯表達式，data

其中，邏輯表達式是條件。data是可選項，通常是一個字符串，根據(jù)情況進行添加或去除。當邏輯表達式的結果為False時，作為異常類型的描述信息使用，相當于以下語句：ifnot邏輯表達式： raiseAssertionError(data)

斷言操作實例如例9-2-3所示

例9-2-3斷言操作實例。9.2.1拋出異常處理在例9-2-3中，首先定義了變量a為5，然后使用斷言a的值不能為5，此時這兩個存在沖突，引發(fā)了異常。assert語句用來收集用戶定義的約束條件，而不是捕捉內(nèi)在的程序錯誤。因為Python會自行收集程序錯誤，在發(fā)現(xiàn)錯誤時自動引發(fā)異常。操作實例如例9-2-4所示。

例9-2-4assert語句收集用戶約束條件實例。9.2.2用戶自定義異常前面捕捉的異常是標準異常，是系統(tǒng)內(nèi)置的，在某些錯誤出現(xiàn)時自動觸發(fā)。但有時候Python自帶異常不夠用，如同Java，Python也可以自定義異常，并且可以手動拋出。由用戶根據(jù)自己需要設置的異常就是自定義異常，自定義異常只能由用戶拋出，系統(tǒng)不能自動識別此類異常。通過創(chuàng)建一個新的異常類，程序可以命名它們自己的異常。Python的異常有個大基類，繼承的是Exception。典型的異常通過直接或間接的方式繼承自Exception類。

前面介紹的異常是由Python解釋器引發(fā)的異常，而raise語句是程序員編寫在應用程序中的，由應用程序自己引發(fā)異常。操作實例如例9-2-5所示。

9.2.2用戶自定義異常

例9-2-5自定義異常實例。

在例9-2-5中，定義了input類，繼承Exception，作為一個異常類使用。若用戶輸入的密碼位數(shù)不符合要求時，拋出input異常，并使用except語句進行異常捕獲。如果沒有異常，則執(zhí)行else語句內(nèi)容

classInput(Exception):'''自定義異常類'''def__init__(self,length,minLength):self.length=length#輸入的密碼位數(shù)

self.minLength=minLength#最低位數(shù)try:text=input("請輸入密碼：")iflen(text)<6:#raise引發(fā)定義好的異常

raiseInput(len(text),6)exceptEOFError:print("你輸入了結束標記！")exceptinputasresult:print("自定義異常類input接收到輸入的位數(shù)是%d，""位數(shù)至少應是%d"%(result.length,result.minLength))else: print("操作正常")9.3with語句[學習目標]1．了解with語句的語法結構2．掌握with語句的使用方法3．了解上下文管理器概念4．了解上下文管理協(xié)議9.3with語句1．with語句with語句是在Python2.5后的版本中得到支持的。在Python2.5以前的版本中，要正確處理涉及到異常的資源管理時，需要使用try…finally代碼結構。如要實現(xiàn)文件在操作出現(xiàn)異常時也能正確關閉，操作實例如例9-3-1所示。

例9-3-1使用異常處理方式打開文件。

不管文件操作有沒有出現(xiàn)異常，try…finally中的finally語句都會執(zhí)行，從而保證文件的正確關閉，但是這種寫法不簡潔。with語句適用于對資源進行訪問的場合，確保不管使用過程中是否發(fā)生異常都會執(zhí)行必要的“清理”工作，釋放資源。9.3with語句 with語句的基本語法結構在第8章文件處理部分已作簡單介紹，這里將表達式明確為上下文表達式，如下所示： with上下文表達式[as資源對象]:

對象操作語句

用with語句改寫例9-3-1，操作實例如例9-3-2所示。

例9-3-2使用with語句打開文件。

使用with語句相對try…finally來說簡潔了很多，而且也不需要寫f.close()來關閉文件。

9.3with語句2．上下文管理器 with語句可以寫得如此簡單但功能強大，主要依賴于上下文管理器。

上下文管理器就是實現(xiàn)了上下文協(xié)議的類，而上下文協(xié)議就是一個類要實現(xiàn)__enter__()和__exit__()兩個方法。一個類只要實現(xiàn)了__enter__()和__exit__()，就稱為上下文管理器。下面簡要介紹這兩個方法。 __enter__()：主要執(zhí)行一些環(huán)境準備工作，同時返回一個資源對象。例如，上下文管理器open("test.txt")的__enter__()函數(shù)返回一個文件對象。

9.3with語句

__exit__