Python程序设计错误与异常

　　学习目标：了解错误的基本概念了解异常的基本概念掌握Python内置异常掌握Python自定义异常掌握Python异常检测方法掌握Python异常处理方法
　　本章知识导图：
　　9.1 基本概念
　　日常生活中，经常容易把错误和异常相混淆，下面分别看一下什么是错误和异常。9.1.1 什么是错误
　　对编程而言，错误分两类：语法错误（Syntax Error）和逻辑错误（Logical Error）。
　　一、语法错误
　　语法错误是指不遵循语言的语法规则而引起的错误，通常表现为程序无法正常编译或运行。
　　在Python中，常见的语法错误有：遗漏了某些必要的符号（冒号、逗号或括号等）关键字拼写错误缩进不正确空语句块（需要用 pass 语句避免该错误）
　　二、逻辑错误
　　逻辑错误又称语义错误，是指程序语法上是正确，可以正常运行，但会产生错误的运行结果。
　　逻辑错误和编程语言无关，常见的逻辑错误有：运算符优先级考虑不周变量名使用不正确语句块缩进层次不对使用布尔表达式中出错等9.1.2 什么是异常
　　在程序设计中语句或者表达式在·语法上正确·，但是执行时候可能会发生错误而停止。异常是一个事件，该事件会在程序执行过程中发生，影响程序的正常执行。
　　Python用异常对象来表示异常情况。遇到错误后会引发异常。如果异常对象未被处理和捕捉，程序就会以堆栈回溯终止执行。
　　在Python中，常见的异常如下（括号中为触发的系统异常名称）：使用未定义的标识符（NameError）除数为 0（ZeroDivisionError）打开的文件不存在（FileNotFoundError）导入的模块没被找到（ImportError）
　　异常通常有以下特点：偶然性。程序运行中，异常并不总是会发生。可预见性。异常的存在和出现是可以预见的。严重性。一旦异常发生，程序可能终止，或者运行的结果不可预知。9.2 Python中的异常
　　根据异常定义的主体不同，Python中的异常分为内置异常和用户自定义异常。内置异常是Python语言内部已经定义好的一系列异常类，开发者 在平时接触到的大多数是这类异常。用户自定义异常是开发者在内置异常类型的基础上，根据实际需要自定义的异常，一般可用于异常处理的个性化设置。
　　常见的内置异常：
　　9.2.1 内置异常
　　在实际开发中，大部分接触到的异常都是Exception的子类。一般情况下，在Python无法正常处理程序时就会触发一个异常。
　　当发生异常时，开发者需要捕获并处理它，否则程序会终止执行。
　　在Python程序异常终止时，解释器会以＂堆栈回溯＂（Traceback）的方式提示出异常信息。9.2.2 用户自定义异常根据实际项目需要，开发者也可以通过创建新异常类的方式定义自己的异常。注意：自定义异常类必须直接或者间接继承内置异常类Exception。自定义异常类的属性数量不宜过多，要尽量保持其简洁性。在创建一个抛出不同错误的模块时，可以为这个模块中的异常创建统一的父类，由各子类创建对应不同错误的具体异常。与标准异常类类似，为了程序代码的可读性，大多数自定义异常类的名字都建议以＂Error＂结尾。9.3 Python中异常的检测与处理
　　在Python中，异常检测和处理最常用的方式是使用try-except、try-except-else和try-finally语句。另外，Python还提供了强制触发异常raise、断言机制assert和预定义的清理行为with等多种异常检测和处理机制。9.3.1 try-except
　　try-except语句用来检测try语句块中的错误，在except语句中捕获异常信息并进行处理。
　　（1）处理单个异常
　　try-except语句处理单个异常的语法如下：
　　try:
　　#检测的语句
　　except Error[ as Target]：
　　# 处理异常的语句
　　首先执行try子句中的程序，在执行过程中如果没有异常，跳过except子句；如果发生了异常，则中断当前try子句中的执行，剩余try子句中的语句被跳过，跳转到异常处理块中开始执行。
　　例如：
　　try:
　　a = 20 / 2
　　print(a)
　　b = 4 * 2
　　print(b)
　　c = 4 / 0
　　print(c)
　　except Exception as error:
　　print(error)
　　结果：
　　10.0
　　8
　　pision by zero
　　从输出结果上可以看出，try语句中的print(a)和print(b)都正常执行了，但当执行c=4/0时发生了错误，因为0不能作为除数，此时如果没有try-except语句的话，程序执行到这就会报错了，如下：
　　a = 20 / 2
　　print(a)
　　b = 4 * 2
　　print(b)
　　c = 4 / 0
　　print(c)
　　结果：
　　10.0
　　8
　　Traceback (most recent call last):
　　File ＂D:/python_spider/python_demo/demo_2.py＂, line 5, in
　　c = 4 / 0
　　ZeroDivisionError: pision by zero
　　但是，因为有try-except语句，所以没有报错，只是打印了一个错误信息出来，程序并未发生异常中断执行，而是正常执行结束。
　　如果异常发生但没有匹配到except后的异常类型，那么异常抛到外层try语句；如果异常得不到处理，该异常成为未处理异常，导致程序终止并且打印异常信息，如下所示：
　　list2=[1,2,3,4]
　　try:
　　list2[4]
　　except KeyError as e:
　　print(e)
　　执行结果：
　　Traceback (most recent call last):
　　File ＂D:/python_spider/python_demo/demo_2.py＂, line 3, in
　　list2[4]
　　IndexError: list index out of range
　　（2）处理多个异常
　　try-except语句处理多个异常的语法如下：
　　try:
　　
　　exceptError1 [ as Target]：
　　
　　exceptError2 [ as Target]：
　　
　　首先执行try子句中的程序，在执行过程中，如果没有异常，跳过except子句；如果发生了异常，则中断当前try子句中的执行，剩余try子句中的语句被跳过，跳转到对应的异常处理块中开始执行。
　　一个try语句可以有多个except子句，为不同的异常类型指定不同的处理方法。注意，不管有多少个except子句，本次运行至多只能有一个except子句被执行。
　　处理多个异常时，也可以把多个异常合并到一个except子语句中，使用带括号的元组方式列出多个异常类型，含义为对这些异常执行统一的处理方式，具体语法如下：
　　try:
　　
　　except(Error1, Error2,...) [ as Target]：
　　
　　处理多个异常时，也可以用Exception表示抓住所有异常，一般情况下建议在异常最后面用，用在最后抓未知的异常。具体语法如下：
　　try:
　　
　　except(Error1, Error2,...) [ as Target]：
　　
　　except Exception[ as Target]： #用Exception表示抓住所有异常
　　9.3.2 try except -else
　　另一种异常处理结构是try-except-else语句，其具体语法如下：
　　try:
　　
　　exceptError1 [ as Target]：
　　
　　exceptError2 [ as Target]：
　　
　　else: #try子句中无异常，执行else子句
　　
　　try-except-else语句是一种特殊的选择结构，如果try子句中的代码发生异常，并被某个except子句捕捉，则执行异常处理代码，此时，else子句不执行；如果try子句正常执行，没有异常发生，则执行else子句。
　　else子句的存在必须以except子句为前提，如果在没有except子句的try 语句中使用else子句会引发语法错误。9.3.3 try-finally
　　try-finally语句，try子句无论是否有异常发生，finally子句在离开try语句之前总是会执行，其具体语法如下：
　　try:
　　
　　finally: # try子句中有无异常，均执行finally子句
　　< finally块>
　　对于当try子句中有异常发生并且没有被except子句处理，或是异常发生在except子句或else子句时，在finally子句执行之后，这些异常会重新抛出。
　　list2=[1,2,3,4]
　　try:
　　list2[4]
　　finally:
　　pass
　　结果：
　　Traceback (most recent call last):
　　File ＂D:/python_spider/python_demo/demo_2.py＂, line 3, in
　　list2[4]
　　IndexError: list index out of range9.3.4 try except-else-finally
　　在实际开发中，经常把try-except和try-finally混合使用，其语法结构如下：
　　try:
　　
　　except Error1 [as Target]:
　　
　　except Error2 [as Target]:
　　
　　else: # try子句无异常，执行else子句
　　
　　finally: # try 子句有无异常，均执行finally子句
　　
　　在使用完整的try/except/else/finally语句时，出现的顺序必须是try-- >except-->else-->finally。
　　当try语句的其它子句通过break、continue或者return语句离开时，finally子句也会执行，但原来的异常将被丢失且无法重新触发。
　　在实际开发中，finally子句常用来释放外部资源，如文件和网络连接等，不论资源的使用是否成功9.3.5 强制触发异常raise
　　不管是使用try-except语句还是try-finally语句，出现的异常都是由解释器自动引发的。在实际项目中，比如对一些不合法输入要立即处理，这需要一种可以主动触发异常的机制。在Python中，用raise语句强制触发异常，其语法结构如下：
　　raise [Exception [, args [, traceback]]]Exception 是异常的类型，参数标准异常中任一种，如NameError等；args是自已提供的异常参数；最后一个参数是可选的，在实践中很少使用，如果存在，是跟踪异常对象。
　　当 Python 解释器接收到开发者自行引发的异常时，会中止当前的执行流，跳到该异常对应的 except 块，由该 except 块来处理该异常。
　　不管是系统自动引发的异常，还是程序员手动引发的异常，Python 解释器对异常的处理没有任何差别。9.3.6 断言机制assert
　　在没完善一个程序之前，不确定程序在哪里会出错，与其让它在运行时崩溃，不如在出现错误条件时就崩溃，这时候就需要assert断言的帮助，其语法结构如下：
　　assert expression [, arguments]
　　如果expression结果为真，什么都不做；如果expression结果为假，触发异常。
　　例如：
　　assert 0*2
　　结果：
　　Traceback (most recent call last):
　　File ＂D:/python_spider/python_demo/demo_2.py＂, line 1, in
　　assert 0*2
　　AssertionError
　　assert逻辑上等同于raise-if-not；
　　arguments是在断言表达式后添加字符串信息，用来解释断言并更好的知道是哪里出了问题。
　　if not condition:
　　raise AssertionError()9.3.7 预定义的清理行为with
　　程序运行时，当不再需要一些对象时，系统会自动执行清理动作，而不论对象操作是否成功，开发者都不用手动执行对象清理动作。但是在某些条件下会有问题，如下所示：
　　for line in open(＂t.txt＂):
　　print(line, end=＂＂)
　　上述代码中，假设文件＂t.txt＂存在，程序会读取该文件并打印内容到显示器，之后文件会保留打开状态并持续一段不确定的时间。这在简单的脚本中不是什么大问题，但是在大型的应用程序中就会出现问题，因为在此期间可能有其它代码使用该文件。
　　此时就需要用with，例如：
　　with open(＂t.txt＂) as file:
　　file.readlines()
　　这样就不用自己去清理内存了，当with语句执行完后，自动销毁内存。9.4 总结本章首先介绍了错误和异常的基本概念详细介绍了Python异常检测和处理机制介绍了异常检测和处理最常用方法：try-except语句、try-finally语句、强制出发异常raise、断言机制assert及预定义的清理行为with等。