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Python 基础课程第九天

• 导引问题
• 异常机制本质
• 解决异常问题的态度
• 异常解决的关键：定位
• try...一个except 结构
• try...多个except 结构
• try...except...else 结构
• try...except...finally 结构
• return 语句和异常处理问题
• 常见异常的解决
• 常见异常汇总
• with 上下文管理
• trackback 模块
• 自定义异常类
• Pycharm 开发环境的调试
• • 断点
  • 进入调试视图
  • 调试操作区

导引问题

在实际工作中，我们遇到的情况不可能是非常完美的。比如：你写的某个模
块，用户输入不一定符合你的要求;你的程序要打开某个文件，这个文件可能不存在或者文件格式不对;你要读取数据库的数据，数据可能是空的;我们的程序再运行着，但是内存或硬盘可能满了等等。

软件程序在运行过程中，非常可能遇到刚刚提到的这些问题，我们称之为
异常，英文是：Exception，意思是例外。遇到这些例外情况，或者叫异常，我们怎么让写的程序做出合理的处理，而不至于程序崩溃呢?我们本章就要讲解这些问题。

1. 逻辑代码和错误处理代码放一起!
2. 程序员本身需要考虑的例外情况较复杂，对程序员本身要求较高!

那么，我们如何解决应对异常情况呢? python 的异常机制给我们提供了方
便的处理方式。如上情况，如果是用python 的异常机制来处理，示意代码如下(仅限示意，不能运行)：

异常机制本质

异常指程序运行过程中出现的非正常现象，例如用户输入错误、除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。
所谓异常处理，就是指程序在出现问题时依然可以正确的执行剩余的程序，而不会因为异常而终止程序执行。
python 中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。下面较为完整的展示了python 中内建异常类的继承层次：

a=3/0

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/Lenovo/PycharmProjects/mypro_exception/my01.py", line 1, in <module>
    a=3/0
ZeroDivisionError: division by zero

Process finished with exit code 1

python 中一切都是对象，异常也采用对象的方式来处理。处理过程：

1. 抛出异常：在执行一个方法时，如果发生异常，则这个方法生成代表该
   异常的一个对象，停止当前执行路径，并把异常对象提交给解释器。
2. 捕获异常：解释器得到该异常后，寻找相应的代码来处理该异常。

解决异常问题的态度

解决每一个遇到的异常，建议大家遵循如下三点：

1. 不慌张，细看信息，定位错误。看清楚报的错误信息，并定位发生错误的地方。
2. 百度并查看十个相关帖子。将异常类信息进行百度，至少查看十个以上的相关帖子。
3. 以上两步仍然无法解决，找老师和同学协助解决。

异常解决的关键：定位

当发生异常时，解释器会报相关的错误信息，并会在控制台打印出相关错误信息。我们只需按照从上到下的顺序即可追溯（Trackback）错误发生的过程，最终定位引起错误的那一行代码。

try…一个except 结构

try…except 是最常见的异常处理结构。结构如下：

try:
	被监控的可能引发异常的语句块
except BaseException [as e]:
	异常处理语句块

try 块包含着可能引发异常的代码，except 块则用来捕捉和处理发生的异常。执行的时候，如果try 块中没有引发异常，则跳过ecept 块继续执行后续代码；执行的时候，如果try块中发生了异常，则跳过try 块中的后续代码，跳到相应的except 块中处理异常；异常处理完后，继续执行后续代码。

如上的执行结果是：

step1
step3
division by zero
step4

#示例：循环输入数字，如果不是数字，则处理异常。直到输入88，则循环结束。

while True:
    try:
        x=int(input("请输入一个数字"))
        print("输入的数字：",x)
        if x==88:
            print("退出程序")
            break
    except BaseException as e:
        print(e)
        print("异常，输入的不是一个数字")

print("循环数字输入程序结束！")

运行结果：

请输入一个数字66
输入的数字： 66
请输入一个数字asd
invalid literal for int() with base 10: 'asd'
异常，输入的不是一个数字
请输入一个数字88
输入的数字： 88
退出程序
循环数字输入程序结束！

try…多个except 结构

上面的结构可以捕获所有的异常，工作中也很常见。但是，从经典理论考虑，一般建议尽量捕获可能出现的多个异常（按照先子类后父类的顺序），并且针对性的写出异常处理代码。为了避免遗漏可能出现的异常，可以在最后增加BaseException。结构如下：

try:
	被监控的、可能引发异常的语句块
except Exception1:
	处理Exception1 的语句块
except Exception2:
	处理Exception2 的语句块
...
except BaseException：
	处理可能遗漏的异常的语句块

【示例】多个except 结构

# 测试try...多个except结构

try:
    a = input("请输入一个被除数")
    b = input("请输入一个除数")
    c= float(a)/float(b)
    print(c)
except ZeroDivisionError:
    print("异常!不能除以0")
except ValueError:
    print("异常!不能将字符串转化为数字")
except NameError:
    print("异常!变量不存在")
except BaseException as e:
    print(e)

运行结果：

请输入一个被除数3
请输入一个除数asd
异常!不能将字符串转化为数字

Process finished with exit code 0

try…except…else 结构

try…except…else 结构增加了“else 块”。如果try 块中没有抛出异常，则执行else 块。如果try 块中抛出异常，则执行except 块，不执行else 块。

#测试try...except...else结构

try:
    a = input("请输入一个被除数")
    b = input("请输入一个除数")
    c= float(a)/float(b)
except BaseException as e:
    print(e)
else:
    print(c)

print("程序结束！")

运行结果：

请输入一个被除数5
请输入一个除数bbb
could not convert string to float: 'bbb'
程序结束！

Process finished with exit code 0

try…except…finally 结构

try…except…finally 结构中，finally 块无论是否发生异常都会被执行；通常用来释放try 块中申请的资源。

【示例】try…except…finally 结构简单测试

#测试try...except...else...finally结构

try:
    a = input("请输入一个被除数")
    b = input("请输入一个除数")
    c= float(a)/float(b)
except BaseException as e:
    print(e)
else:
    print(c)
finally:
    print("我是finally中的语句，无论是否异常，都执行")
print("程序结束！")

运行结果：

请输入一个被除数5
请输入一个除数asd
could not convert string to float: 'asd'
我是finally中的语句，无论是否异常，都执行
程序结束！

Process finished with exit code 0

【示例】读取文件，finally 中保证关闭文件资源

# 测试finally

try:
    f=open("d:a.txt","r")
    content=f.readline()
    print(content)
except:
    print("文件未找到")
finally:
    print("run in finally.关闭资源")
    try:
        f.close()
    except BaseException as e:
        print(e)
print("程序执行结束！")

运行结果：

文件未找到
run in finally.关闭资源
name 'f' is not defined
程序执行结束！

Process finished with exit code 0

return 语句和异常处理问题

由于return 有两种作用：结束方法运行、返回值。
我们一般不把return 放到异常处理结构中，而是放到方法最后。

常见异常的解决

Python 中的异常都派生自BaseException 类，本节我们测试和列出常见的一些异常，方便初学者掌握。

1. SyntaxError：语法错误

int a = 3
int a =3
^
SyntaxError: invalid syntax

2. NameError：尝试访问一个没有申明的变量

print(a)
print(a)
NameError: name 'a' is not defined

3. ZeroDivisionError：除数为0 错误（零除错误）

a = 3/0
a = 3/0
ZeroDivisionError: division by zero

4. ValueError：数值错误

float("gaoqi")
float("gaoqi")
ValueError: could not convert string to float: 'gaoqi'

5. TypeError：类型错误

123+"abc"
123+"abc"
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

6. AttributeError：访问对象的不存在的属性

a=100
a.sayhi()
a.sayhi()
AttributeError: 'int' object has no attribute 'sayhi'

7. IndexError：索引越界异常

a = [4,5,6]
a[10]
a[10]
IndexError: list index out of range

8. KeyError：字典的关键字不存在

a = {'name':"gaoqi",'age':18}
a['salary']
a['salary']
KeyError: 'salary'

常见异常汇总

建议大家通读，把异常相关的单词背下来熟悉一下。这样可以克服“畏难情绪”。

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

with 上下文管理

finally 块由于是否发生异常都会执行，通常我们放释放资源的代码。其实，我们可以通过with 上下文管理，更方便的实现释放资源的操作。

with 上下文管理的语法结构如下：

with context_expr [ as var]：
语句块

with 上下文管理可以自动管理资源，在with 代码块执行完毕后自动还原进入该代码之前的现场或上下文。不论何种原因跳出with 块，不论是否有异常，总能保证资源正常释放。极大的简化了工作，在文件操作、网络通信相关的场合非常常用。

# 测试with山下文管理操作

with open("c:/a.txt") as f:
    for line in f:
        print(line)
print("程序执行结束！")

运行结果：

zhangx

123

xyz
程序执行结束！

Process finished with exit code 0

trackback 模块

【示例】使用Traceback 模块打印异常信息

#测试traceback 模块的使用

import traceback

try:
    print(step1)
    num=1/0
except:
    with open("c:/a.txt","a") as f:
        traceback.print_exc(file=f)

异常信息被写入指定TXT文件中。

自定义异常类

程序开发中，有时候我们也需要自己定义异常类。自定义异常类一般都是运行时异常，通常继承Exception 或其子类即可。命名一般以Error、Exception 为后缀。

自定义异常由raise 语句主动抛出。

【示例】自定义异常类和raise 语句

# 测试自定义异常类：

class AgeError(Exception): #继承Exception
    def __init__(self,errorInfo):
        Exception.__init__(self)
        self.errorInfo=errorInfo
    def __str__(self):
        return str(self.errorInfo)+",年龄错误！应该在1-150之间"

#######测试代码####################
if __name__ =="__main__": #如果为True,则模块是作为独立文件运行，可以执行测试代码
    age=int(input("输入一个年龄："))
    if age<1 or age>150:
        raise AgeError(age)
    else:
        print("正常的年龄：",age)

运行结果：

输入一个年龄：200
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/Lenovo/PycharmProjects/mypro_exception/my10.py", line 14, in <module>
    raise AgeError(age)
__main__.AgeError: 200,年龄错误！应该在1-150之间

Process finished with exit code 1

Pycharm 开发环境的调试

进行调试的核心是设置断点。程序执行到断点时，暂时挂起，停止执行。就像看视频按下停止一样，我们可以详细的观看停止处的每一个细节。

断点

程序运行到此处，暂时挂起，停止执行。我们可以详细在此时观察程序的运行情况，方便做出进一步的判断。

1. 设置断点：
   (1) 在行号后面单击即可增加断点
   (2) 在断点上再单击即可取消断点

进入调试视图

我们通过如下三种方式都可以进入调试视图：
(1) 单击工具栏上的按钮：
(2) 右键单击编辑区，点击：debug ‘模块名’
(3) 快捷键：shift+F9

进入调试视图后，布局如下：

调试操作区