Python中的异常处理

今天我们来说说Python的异常处理，在说异常处理之前我们先来了解下，Python中有哪些常见的错误类型。

在Python中，当代码中有错误时，程序默认会在终端中将错误类型和原因打印出来：

以下是Python中一些常用错误类型：

1. SyntaxError（语法错误）

print('函数最后没有加小括号'

#运行程序后报错 SyntaxError: unexpected EOF while parsing

2. NameError（名称错误）

if not_defined > 0:
    print("NOk")

#运行程序后报错 NameError: name 'not_defined' is not defined

3. LookupError (查询错误)

li = [1, 2, 3]
li[1024]

#运行程序后报错 IndexError: list index out of range

di = {'code':'JD', 'price':42}
di['CEO']

#运行程序后报错 KeyError: 'CEO'

4. ArithmeticError（运算错误）

1/0
#运行程序后报错 ZeroDivisionError: division by zero

5. TypeError（类型错误）

days = 365 + '1004'
#运行程序后报错 TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

6. ValueError（值错误）

int('永远有多远')
#运行程序后报错 ValueError: invalid literal for int() with base 10: '永远有多远'

7. AttributeError（属性错误）

a = 1
a.append(2)
#运行程序后报错 AttributeError: 'int' object has no attribute 'append'

8. OSError（系统错误）

f = open('No Such File.txt')
#运行程序后报错 FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'No Such File.txt'

9. ImportError（导入错误）

from numpy import sqr
#运行程序后报错 ImportError: cannot import name 'sqr' from 'numpy'

10. ModuleNotFoundError（未找到模块错误）

import numq
#运行程序后报错 ModuleNotFoundError: No module named 'numq'

11. StopIteration（迭代停止错误）

i = iter([1,2,3])
print(next(i))
print(next(i))
print(next(i))
print(next(i))

#运行程序后报错 StopIteration:

看到这里，你一定会有一个疑问，Python怎么有那么多不同的错误分类呀，我都需要一一全都记下来吗？
就个人学习的经验来说，可以先以了解为主，在后续实际应用中，记住与自己代码相关的错误类型即可。

随后，我们来说说今天的主题，异常处理，我们首先需要明白的是，我们无法完全阻止错误发生，但是可以提前预防以至于程序不会崩溃。这个提前预防的动作称为异常处理（exception handling），异常处理就是为了防患于未然。

从以上的错误类型我们知道，Python 在程序报错时会返回错误类型和信息，我们可以提前去捕捉我们能预计到的及无法预计到的错误类型，并做相应的处理。

接下来，我们来介绍几种典型的异常处理方式：

1. Try-Except
异常处理最常见的语句就是 try-except 组合，细分又有三种类型：

(1) 知道错误但不确定类型，用 except Exception

except Exception

例子：

def divide(a, b):
    try:
        c = a / b
        print(f"Result = {c:.4f}.")
    except Exception as err:
        print(f'因子是0，无法进行相除! 具体错误为：{err}')

divide(10, 0) #因子是0，无法进行相除! 具体错误为：division by zero

这里解释下：
except Exception as err 的含义是将任意异常定义为一个err对象，后续可将err转为字符串打印出来，程序会打印错误原因，如需同时打印错误类型和原因，则需要使用repr(err)。

（2）知道错误而且确定类型，用 except some_exception

except some_exception

例子：

def divide(a, b):
    try:
        c = a / b
        print(f"Result = {c:.4f}.")
    except ZeroDivisionError:
        print(f'因子是0，无法进行相除! ')

divide(10, 0) #因子是0，无法进行相除!

（3）知道错误而且有多个错误
用多个 except
或
用 except (exc_1, exc_2, ... exc_n)

多个错误

例子：

def divide(a, b):
    try:
        c = a / b
        d = cc + 1
        print(f"Result = {c:.4f}.")
    except ZeroDivisionError:
        print('因子是0，无法进行相除!')
    except NameError:
        print('变量名未定义！')

divide(10, 2) #变量名未定义！
divide(10, 0) #因子是0，无法进行相除!

有时，我们也可以对多个错误进行统一处理，比如：

except (ZeroDivisionError，NameError):
    print('Error occurred！')

实际工作中，我们也会遇到不同错误类型，做差分处理的情况，比如控制机械手臂时，如遇到sockets连接丢失的异常时，可以做重连操作，遇到控制指令返回超时的异常可以做提示重试的处理，其他任意错误则终止机械手臂的控制，这样代码既智能又安全。

    try:
        动作
    except SocketsError:
        重连处理
    except NoResponseError:
        提示重试处理
    except Exception:
        停止控制

p.s 以上SocketsError和NoResponseError为自建的错误类型，Exception为所有其他异常即所有其他错误类型，程序出错时会进入对应的一种错误类型中去。

2. Try-Except-Else

Try-Except-Else

首先要明确的是，else 语句是可有可无的。如果存在，则 else 语句应始终在 except 语句之后。

当 try 语句下的代码未发生异常时，才会执行 else 子句下的代码。
当 try 语句下的代码中发生异常，则 except 语句将处理异常，else 语句将不会执行。

个人认为，Try-Except-Else的存在感并不是很强，因为完全可以通过在try的最后，添加相应的代码来实现同样的功能。

3. Try-Except-Else-Finally

Try-Except-Else-Finally

无论是否发生异常，finally 语句始终在 try 语句运行之前执行。

在实际工作中，finally 是非常有用的。
比如调用音频采集卡时，我们希望无论采集成功或异常失败时，最终程序都会做一次停止采集的动作来释放资源。这时我们就可以将停止采集的动作放在finally语句中。

4. Raise Exception
除了上面处理异常的操作之外，我们还可以用 raise 关键词“抛出”异常，抛出异常可分为两类：

（1） 抛出内置异常
在下例中，如果输入非整数，我们抛出一个 ValueError（注意这是 Python 里面内置的异常对象），顺带打印“This is not a positive number”的信息。

try:
    a = int(input("Enter a positive integer: "))
    if a <= 0:
        raise ValueError("That is not a positive number!")
except ValueError as err:
    print(err)

（2） 抛出自定义异常
这里我们先需要了解如何自定义异常：
在 Python 里，所有异常都是 Exception 的子类，因此在定义其类时需要进行继承。
class Error(Exception):
class your_exception(Error):

具体代码如下。

class Error(Exception):
    pass

class NegativePortfolioValueWarning(Error):
    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message

随后，我们就可以在代码中，抛出自定义的NegativePortfolioValueWarning异常了。

def portfolio_value(last_worth, current_worth):
    if last_worth < 0 or current_worth < 0:
        raise ValueError('Negative worth!')
    value = current_worth - last_worth
    if value < 0:
        raise NegativePortfolioValueWarning(
        'NegativePortfolioValueWarning', \
        'Negative return. Take a look!')

总结，Python中对不同错误类型做了细分且分类非常多，实际代码调试过程中，我们可以通过打印的方式将错误类型和原因打印出来，以便让程序继续运行的前提下了解错误信息。
对于不同的错误类型，我们可以做差分处理，以便让程序容错性更好且更智能。
对于自己编写程序的一些特殊异常。我们可以自建错误类型，并通过raise抛出。