当我们用Python编程的时候，常常会出现很多错误，大多数是语法错误，当然也有一些语义错误。例如，我就经常忘记在if语句后面加冒号，然后运行的时候就会报错如下所示。
>>> if 5 % 2 == 1
File "<stdin>", line 1
if 5 % 2 == 1
^
SyntaxError: invalid syntax
如果我们使用Pycharm等IDE来写代码的时候，这种低级的语法错误会被IDE用红色波浪线标注出来，会比较方便我们解决这些错误。
但是，除了这些错误，我们写Python代码的时候也很可能包含一些逻辑上的错误，例如TypeError就是我们经常遇到的一种错误，它表示数据类型不匹配。
>>> "This year is " + 2020 + "."
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str
例如上述代码从字面上理解是字符串的拼接，但是由于2020它是int整型，而不是一个字符串，不能应用于字符串的拼接。所以产生了TypeError异常。这种在Python代码执行过程中发生的非语法错误被称为异常。接下来，本文将介绍如何优雅地在Python中处理异常以及抛出异常。
异常处理的基本形式
处理异常的标准方法就是使用try...except语句。这一点其实比较类似于Java中的try...catch语句，事实上，大部分语言都有类似的捕捉异常的方法。
通常来说，可能产生异常的代码应该被try语句囊括进去，如果报异常的就会立即停止try语句中的剩余代码，并执行except语句中的代码。
我们可以看一个简单示例
>>> # Declare a function that can handle ZeroDivisionError
>>> def divide_twelve(number):
... try:
... print(f"Result: {12/number}")
... except ZeroDivisionError:
... print("You can't divide 12 by zero.")
...
>>> # Use the function
>>> divide_twelve(6)
Result: 2.0
>>> divide_twelve(0)
You can't divide 12 by zero.
我们都知道0不能做分母，因此在上述代码中，当0为分母时就产生了一个异常。于是就执行except语句中的代码了。
为什么要处理异常？
为什么要处理异常？因为未经处理的异常会直接中断Python程序的运行，举个例子，假如我们部署一个Python写的网站，其中一个用户的操作触发了某个Bug，导致程序产生了异常，Web服务就会直接被终止，所有用户都不能访问使用了，这显然会造成巨大损失。
>>> # Define a function without handling
>>> def division_no_handle(x):
... print(f"Result: {20/x}")
... print("division_no_handle completes running")
...
>>> # Define a function with handling
>>> def division_handle(x):
... try:
... print(f"Result: {20/x}")
... except ZeroDivisionError:
... print("You can't divide a number with zero.")
... print("division_handle completes running")
...
>>> # Call the functions
>>> division_handle(0)
You can't divide a number with zero.
division_handle completes running
>>> division_no_handle(0)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 2, in division_no_handle
ZeroDivisionError: division by zero
通过上面的代码，我们也可以发现，当我们调用division_handle(0)时，由于异常得到了处理，程序还能继续运行，但是，当我们调用没有处理异常的division_no_handle(0)时，程序就直接中断了。
变量分配
我们可以将异常赋值给一个变量，从而进一步了解该异常的相关信息，方便对该异常进行处理。例如在下面代码中，我们可以将处理后的TypeError异常赋值给变量e，并将其打印出来。
>>> # A function that show error's detail
>>> def concat_messages(x, y):
... try:
... print(f"{x + y}")
... except TypeError as e:
... print(f"Argument Error: {e}")
...
>>> # Call the function
>>> concat_messages("Hello, ", 2020)
Argument Error: can only concatenate str (not "int") to str
当然，我们也可以一次捕捉多个异常，我们将可能的异常包装在一个元组中，如下面的代码片段中所示。当我们调用函数时，我们分别触发ValueError和ZeroDivisionError。可以看到两种异常都被捕获到了
>>> # A function that handles multiple exceptions
>>> def divide_six(number):
... try:
... formatted_number = int(number)
... result = 6/formatted_number
... except (ValueError, ZeroDivisionError) as e:
... print(f"Error {type(e)}: {e}")
...
>>> # Use the function
>>> divide_six("six")
Error <class 'ValueError'>: invalid literal for int() with base 10: 'six'
>>> divide_six(0)
Error <class 'ZeroDivisionError'>: division by zero
异常处理语句
1，多异常语句
事实上，我们可以通过多个except子句来处理多个异常，每个子句都处理一些特定的异常。如下所示。
>>> # A function that has multiple except clauses
>>> def divide_six(number):
... try:
... formatted_number = int(number)
... result = 6/formatted_number
... except ValueError:
... print("This is a ValueError")
... except ZeroDivisionError:
... print("This is a ZeroDivisionError")
...
>>> # Use the function
>>> divide_six("six")
This is a ValueError
>>> divide_six(0)
This is a ZeroDivisionError
2，else语句
我们也可以在try ... except代码块中使用else子句。不过需要注意的是，else子句需要出现在except子句之后。只有当try子句完成而没有引发任何异常时，else子句中的代码才会运行。如下例所示。
>>> # A function that has an else clause
>>> def divide_eight(number):
... try:
... result = 8/number
... except:
... print("divide_eight has an error")
... else:
... print(f"Result: {result}")
...
>>> # Use the function
>>> divide_eight(0)
divide_eight has an error
>>> divide_eight(4)
Result: 2.0
3，finally语句
finally子句放在块的最末尾，将在整个try…except块完成之后运行。只需要记住，无论是否产生异常，finally子句都会被执行就可以了，写法和else语句是一样的。
抛出异常
前面我们学习了使用try ... except块来处理Python中异常，接下来我们来看看抛出异常（产生）异常的基本形式。
>>> # Raise exceptions
>>> raise Exception
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
Exception
>>> raise NameError
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError
>>> raise ValueError()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError
如上所示，Python中使用raise关键字（Java中是throw关键字）后面跟上异常类（例如Exception，NameError）的方式来抛出异常。我们还可以使用异常类构造函数来创建实例，例如ValueError()。这两种用法没有区别，前者只是后者使用构造函数的语法糖。
1，自定义异常信息
我们还可以提供有关我们提出的异常的其他信息。最简单的方法是使用异常类构造函数，并包含适用的错误消息来创建实例。如下所示：
>>> raise ValueError("You can't divide something with zero.")
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: You can't divide something with zero.
>>> raise NameError("It's silly to make this mistake.")
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: It's silly to make this mistake.
2，再抛出异常
如图所示，所有异常都会在被捕获时进行处理。但是，有可能我们可以重新抛出异常并将异常传递给外部范围，以查看是否可以处理该异常。
当我们编写涉及嵌套结构的复杂代码时（例如，一个函数调用另一个函数，该函数可能会调用另一个函数），此功能会更加有用。通过再抛出异常，我们可以决定在哪里处理特定异常。当然，根据具体情况确定处理特定异常的确切位置。我们先来看一些代码：
>>> # Define two functions with one calling the other
>>> def cast_number(number_text, to_raise):
... try:
... int(number_text)
... except:
... print("Failed to cast")
... if to_raise:
... print("Re-raise the exception")
... raise
...
>>> def run_cast_number(number_text, to_raise):
... try:
... cast_number(number_text, to_raise)
... except:
... print("Handled in run_cast_number")
...
>>> # Use the functions
>>> run_cast_number("six", False)
Failed to cast
>>> run_cast_number("six", True)
Failed to cast
Re-raise the exception
Handled in run_cast_number
在上面的代码中，我们有两个函数，其中run_cast_number调用另一个函数cast_number。我们使用字符串两次调用该函数，这两个函数都会导致异常，因此将显示消息“ Fasted to cast”，因为该异常是在cast_number函数中处理的。但是，第二次调用函数，我们要求cast_number函数重新引发异常，以便except子句在run_cast_number函数中运行。
3，用户自定义异常
在许多情况下，我们可以使用内置的异常来帮助我们在项目中引发和处理异常。但是，Python使我们可以灵活地创建自己的自定义异常类。也就是说，我们需要将一个类声明为内置Exception类的子类。
>>> # Define a custom exception class
>>> class FileExtensionError(Exception):
... def __init__(self, filename, desired_ext):
... self.filename = filename
... self.desired_ext = desired_ext
... def __str__(self):
... return f"File {self.filename} should have the extension: {self.desired_ext}."
...
>>> # Raise custom exceptions
>>> raise FileExtensionError
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: __init__() missing 2 required positional arguments: 'filename' and 'desired_ext'
>>> raise FileExtensionError("test.xls", "csv")
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
__main__.FileExtensionError: File test.xls should have the extension: csv.
如上所示，我们创建了一个名为FileExtensionError的自定义异常类。当我们抛出这个异常时，仅使用类名是行不通的。相反，我们应该通过为构造方法设置两个位置参数来实例化此异常。通过实现__str__方法，我们可以看到自定义异常消息。换句话说，异常消息是通过调用str()函数生成的。
4, 何时应该抛出异常
一般来说，当代码可能会在某些情况下会报错无法执行时，就应该抛出异常。
最后，再次安利一下我的公众号「会编程的Z同学」，会定期分享一些Python相关知识。
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