【Python基础知识-pycharm版】第十节_异常
第十节
- 异常问题分析*
- 异常处理机制解析*
- 准确识别与定位异常的核心是关键
- 单个try-except结构的应用场景及实现方法
- 多层except结构的设计与优化策略
- 综合应用示例解析（如try-except-finally）
- return语句在异常处理中的作用分析（包括返回值意义）
- 常见错误及解决方案总结（如ValueError、KeyError等）
- 常见错误分类与应对策略（如数据格式不匹配问题）
- 上下文管理机制探讨（如何保持对象引用一致性）
- 跟踪回溯模块的作用分析（用于调试时信息记录功能）
- 自定义错误类别设计的具体实现思路（包括类继承关系构建）
- 异常处理机制解析*
异常
在实际工作中，实际情况往往不尽如人意。例如，在某个模块中，
用户的输入可能不符合预期；当试图打开某个文件时，
该文件可能不存在或者格式不正确；
当你试图读取数据库中的数据时，
数据可能为空；
此时我们的程序正在运行中，
但内存或硬盘已接近满载。
这些常见问题属于软件运行过程中的常见状况，
我们称之为异常（Exception），其本质是软件系统未能正确处理突发状况。
为了使程序在出现异常时能够做出合理的处理而不会导致崩溃，
本章将对此进行详细讲解。
如果我们在没有预先定义好的异常机制的情况下
希望实现一个功能，
就需要考虑可能出现的各种异常情况。
伪代码如下：
使用 if 语句来处理各种可能出现的情况
#将d:/a.txt 拷贝到e:盘
if 'd:/a.txt'这个文件存在：
if e盘的空间大于 a.txt 文件长度:
if 文件复制一半 IO 流断掉:
停止 copy，输出：IO 流出问题！
else：
copyFile("d:/a.txt", "e:/a.txt")
else：
print(e "e 盘空间不够存放 a.txt ！" ")
else:
print(t "a.txt 不存在！" ")这种方式，有两个坏处：
将逻辑代码与其相应的错误处理代码合并编写是一种更为规范的做法！程序设计者面临的异常情况具有较高的复杂性。那么如何有效应对这些异常情况呢？Python提供了一套高效便捷的机制来处理这些异常。例如，在这种情况下如果我们采用Python的异常机制来进行处理则可以得到如下的示例代码（仅为说明目的不得实际运行）：
#将 d:/a.txt 拷贝到 e:盘
try:
copyFile( "d:/a.txt", "e:/a.txt")
except:
print(" " 文件无法拷贝" ")异常机制本质
程序运行过程中可能出现的异常现象包括但不限于以下几种情况：如用户输入错误信息、除以零的情况、无法找到的文件以及数组索引超出范围等实例。
所谓的异常处理就是指即使遇到问题也不会终止执行的情况。
Python语言中提供了大量用于描述和处理异常行为的机制，并将这些机制称为异常处理类。
这些机制定义了各类可能发生的异常及其对应的处理方法。
Python内建了一系列完整的内置异常类别，并且这些类别之间存在继承关系，
形成了较为完善的层次结构。
我们处理一下，遇到的第一个异常：
#测试简单的 0 不能做除数异常
a = 3/0 D:\softwares\anaconda3\python.exe D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py
Traceback (most recent call last):
File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 30, in <module>
a = 3/0
ZeroDivisionError: division by zero
Process finished with exit code 1python 中一切都是对象，异常也采用对象的方式来处理。处理过程：
- 抛出异常：在执行某个方法时若出现错误则该方法会生成一个代表此错误的对象并终止当前的执行流程随后将此错误对象传递给解析器供进一步处理。
- 捕获异常：解析器接收到错误信息后会开始搜索相关的代码块以找到相应的处理逻辑以便正确地响应并修复出现的问题。
异常解决的关键：定位
当异常发生时，解释器会报告相关的错误信息，并在控制台输出相关信息。（Tracing the error's occurrence）我们只需按照从上至下的顺序追踪错误发生的路径即可确定导致错误的具体代码行。
#测试简单的 0 不能做除数异常
# a = 3/0
def a():
print('run in a() start!')
num=1/0
print('run in a() end! ')
def b():
print('run in b() start!')
a()
print('run in b() end! ')
def c():
print('run in c() start!')
b()
print('run in c() end! ')
print('step1')
c()
print('step2') Traceback (most recent call last):
step1
File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 45, in <module>
run in c() start!
c()
File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 42, in c
b()
File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 38, in b
a()
File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 34, in a
num=1/0
ZeroDivisionError: division by zero
run in b() start!
run in a() start!
Process finished with exit code 1try… 一个 except 结构
try…except 是最常见的异常处理结构。结构如下：
try:
受监控的部分可能会导致异常发生
except BaseException [as e]:
处理异常的部分
试（试）块中可能包含可能导致（result in）异常出现的代码段。exception（exception）块用于捕获并处理发生的（resulting）异常。在运行程序时：
- 只有在试（试）块内部未发生（occur）异常的情况下才会跳过exception（exception）块继续执行后续指令；
- 而当试（试）块内部出现（encounter）了错误时，在完成该处的所有操作后会跳转至对应的exception（exception）块进行处理；
- 处理完成后会继续执行剩余指令
try:
print('step1')
a=3/0
print('step2')
except BaseException as e:
print('step3')
print(e)
print('step4') step1
step3
division by zero
step4
Process finished with exit code 0 #测试简单的0不能做除数异常
try:
print('step1')
a=3/2
print('step2')
except BaseException as e:
print('step3')
print(e)
print('step4') step1
step2
step4
Process finished with exit code 0示例：循环输入数字，如果不是数字则处理异常；直到输入 88，则结束循环。
while True:
try:
x= int(input('请输入一个数字：'))
print('您输入的数字是：',x)
if x==88:
print('退出程序')
break
except:
print('异常：输入的不是一个数字') 请输入一个数字：89
您输入的数字是： 89
请输入一个数字：88
您输入的数字是： 88
退出程序
Process finished with exit code 0try… 多个 except 结构
该结构能够捕捉所有类型的异常，在实际工作中也非常常见。然而从经典的理论分析来看，则通常建议尽可能地捕获可能出现的各种类型异常（按照先于子类后于父类的方式），并特别编写针对每个具体错误的具体处理逻辑。为了防止可能会被忽视的情况出现，在最后添加BaseException类别作为最终的大规模错误处理机制。具体实现如下：try：被监控的核心业务逻辑代码块；catch Exception1：执行针对该特定错误的具体处理流程；catch Exception2：执行另一个特定错误的具体处理流程；……catch BaseException：用于处理可能被上述所有 catch 语句未能覆盖的所有其他潜在错误类型及其处理逻辑
示例：多个 except 结构
try:
a=input('请输入被除数：')
b=input('请输入除数：')
c=float(a)/float(b)
print(c)
except ZeroDivisionError:
print('异常：除数不能为0')
except TypeError:
print('异常：除数和被除数都应该为数值类型')
except NameError:
print('异常：变量名不存在')
except BaseException as e:
print(e)
print(type(e)) 请输入被除数：20
请输入除数：0
异常：除数不能为0
Process finished with exit code 0try…except…else 结 构
try...except...else 机制增加了功能模块"else 语句"的部分。当 try 框正常运行时会执行"else 语句"。若在 try 框运行过程中出现异常情况则会导致"except 语句"处理流程启动而不进入"else 语句"处理逻辑。
try:
a=input('请输入被除数：')
b=input('请输入除数：')
c=float(a)/float(b)
except BaseException as e:
print(e)
else:
print('除的结果是：',c)没有发生异常的执行情况（执行完 try 块后，执行 else）：
请输入被除数：25
请输入除数：0
float division by zero
Process finished with exit code 0 请输入被除数：50
请输入除数：2
除的结果是： 25.0
Process finished with exit code 0try…except…finally 结构
示例
示例
示例
在try...except...finally机制下，在final块中不论是否发生错误都会被运行，并负责释放与try块相关的资源
试述一个简单的try...except...finally结构演示性测试代码
try:
a=input('请输入被除数：')
b=input('请输入除数：')
c=float(a)/float(b)
except BaseException as e:
print(e)
else:
print('除的结果是：',c)
finally:
print('我是finally中的语句，无论发生异常与否，都执行')
print('程序结束！') 请输入被除数：50
请输入除数：2
除的结果是： 25.0
我是finally中的语句，无论发生异常与否，都执行
程序结束！
Process finished with exit code 0 请输入被除数：50
请输入除数：0
float division by zero
我是finally中的语句，无论发生异常与否，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
try:
f= open('d:/a.txt',r)
content=f.readline()
print(content)
except BaseException as e:
print(e)
finally:
f.close() #释放资源。此处也可能会发生异常。若发生异常则程序终止，不会继续往下执行
print('step4') Traceback (most recent call last):
name 'r' is not defined
File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 117, in <module>
f.close() #释放资源。此处也可能会发生异常。若发生异常则程序终止，不会继续往下执行
NameError: name 'f' is not defined
Process finished with exit code 1return 语句和异常处理问题
因为 return 具有两个功能：终止方法执行和返回值。我们通常不会在异常处理块内使用 return ，而是将其放置在方法末尾。
def test01():
print( "step1")
try:
x = 3/0
# return "a"
except:
print( "step2")
print("异常：0 0 不能做除数 ")
#return "b"
finally:
print( "step4")
#return "d"
print( "step5")
return "e" #一般不要将 return 语句放到 try、except、else、finally 块中，会发生一些意想不到的错误。建议放到方法最后。
print(test01()) step1
step2
异常：0 0 不能做除数
step4
step5
e
Process finished with exit code 0常见异常的解决
Python中的异常都继承自BaseException类，在本节中我们将系统地归纳整理常见的几种异常类型，并帮助掌握基本知识
常见异常汇总
with 上下文管理
finally 块无论发生异常与否都会执行, 通常我们会编写释放资源的代码. 其实, 我们可以通过 with 上下文管理的方式, 更方便地实现资源释放的过程.
with 上下文管理遵循以下语法结构:
with context_expr [ as var]:
语句块
借助上下文管理机制能够实现对资源的有效管理。当与代码块执行完毕时会自动切换回至该代码块之前的状态或相关上下文环境。无论何时从与代码脱离（无论是否发生异常），始终能够确保资源得到正确释放。极大地提升了工作效率，在处理文件操作及网络通信等问题时尤为常见。
【示例】with 上下文管理文件操作
trackback 模块
【示例】使用 Traceback 模块打印异常信息
【示例】使用 traceback 将异常信息写入日志文件
自定义异常类
程序开发中偶尔时候也需要创建自定义的错误类别。这些自定义的错误类别通常属于运行时错误，并且可以直接继承 Exception 类或其子类。命名这些错误类别通常会以 Error 或 Exception 作为后缀。开发者可以通过 raise 语句来手动触发这些自定义错误类别。
【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ture，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) 输入一个年龄：300
Traceback (most recent call last):
File "D:/PycharmProjects/MyTest/Day0723/myerror01.py", line 149, in <module>
raise AgeError(age)
__main__.AgeError: 300年龄错误！应该在1-150之间
Process finished with exit code 1