6. 错误与异常#
错误可（至少）被分为两种：语法错误 和 异常。
6.1. 语法错误#
语法错误又称解析错误。
while True print('Hello world')
Cell In[1], line 1
while True print('Hello world')
^
SyntaxError: invalid syntax
6.2. 异常#
即使语句或表达式使用了正确的语法，执行时仍可能触发错误。执行时检测到的错误称为 异常，异常不一定导致严重的后果。
10 * (1/0)
---------------------------------------------------------------------------
ZeroDivisionError Traceback (most recent call last)
Cell In[4], line 1
----> 1 10 * (1/0)
ZeroDivisionError: division by zero
4 + spam*3
---------------------------------------------------------------------------
NameError Traceback (most recent call last)
Cell In[3], line 1
----> 1 4 + spam*3
NameError: name 'spam' is not defined
'2' + 2
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
Cell In[5], line 1
----> 1 '2' + 2
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str
6.3. 异常的处理#
try 语句的工作原理如下：
首先，执行 try 子句 （try 和 except 关键字之间的（多行）语句）。
如果没有触发异常，则跳过 except 子句，try 语句执行完毕。
如果在执行 try 子句时发生了异常，则跳过该子句中剩下的部分。 如果异常的类型与 except 关键字后指定的异常相匹配，则会执行 except 子句，然后跳到 try/except 代码块之后继续执行。
如果发生的异常与 except 子句 中指定的异常不匹配，则它会被传递到外层的 try 语句中；如果没有找到处理器，则它是一个 未处理异常 且执行将停止并输出一条错误消息。
一个 except 子句中的类匹配的异常将是该类本身的实例或其所派生的类的实例（但反过来则不可以 — 列出派生类的 except 子句 不会匹配其基类的实例）。 例如，下面的代码将依次打印 B, C, D:
class B(Exception):
pass
class C(B):
pass
class D(C):
pass
for cls in [B, C, D]:
try:
raise cls()
except D:
print("D", end=" ")
except C:
print("C", end=" ")
except B:
print("B", end=" ")
print()
for cls in [B, C, D]:
try:
raise cls()
except B:
print("B", end=" ")
except D:
print("D", end=" ")
except C:
print("C", end=" ")
print()
B C D
B B B
except 子句 可能会在异常名称后面指定一个变量。 这个变量将被绑定到异常实例，该实例通常会有一个存储参数的 args 属性。 为了方便起见，内置异常类型定义了 str() 来打印所有参数而不必显式地访问 .args。
try:
raise Exception('spam', 'eggs')
except Exception as inst:
print(type(inst)) # 异常的类型
print(inst.args) # 参数保存在 .args 中
print(inst) # __str__ 允许 args 被直接打印，
# 但可能在异常子类中被覆盖
x, y = inst.args # 解包 args
print('x =', x)
print('y =', y)
<class 'Exception'>
('spam', 'eggs')
('spam', 'eggs')
x = spam
y = eggs
BaseException 是所有异常的共同基类。它的一个子类， Exception ，是所有非致命异常的基类。不是 Exception 的子类的异常通常不被处理，因为它们被用来指示程序应该终止。它们包括由 sys.exit() 引发的 SystemExit ，以及当用户希望中断程序时引发的 KeyboardInterrupt 。
Exception 可以被用作通配符，捕获（几乎）一切。
处理 Exception 最常见的模式是打印或记录异常，然后重新提出（允许调用者也处理异常）:
import sys
try:
f = open('myfile.txt')
s = f.readline()
i = int(s.strip())
except OSError as err:
print("OS error:", err)
except ValueError:
print("Could not convert data to an integer.")
except Exception as err:
print(f"Unexpected {err=}, {type(err)=}")
raise
OS error: [Errno 2] No such file or directory: 'myfile.txt'
try … except 语句具有可选的 else 子句，该子句如果存在，它必须放在所有 except 子句 之后。 它适用于 try 子句 没有引发异常 (else需要没法发生异常时候才会执行到)但又必须要执行的代码。 例如:
for arg in sys.argv[1:]:
try:
f = open(arg, 'r')
except OSError:
print('cannot open', arg)
else:
print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
f.close()
cannot open -f
/data/tink/.local/share/jupyter/runtime/kernel-5aef9622-61b5-4689-9e6e-92582adf0eab.json has 13 lines
异常处理程序不仅会处理在 try 子句 中立刻发生的异常，还会处理在 try 子句 中调用（包括间接调用）的函数。 例如:
def this_fails():
x = 1/0
try:
this_fails()
except ZeroDivisionError as err:
print('Handling run-time error:', err)
Handling run-time error: division by zero
6.4. 触发异常#
raise 语句支持强制触发指定的异常。raise 唯一的参数就是要触发的异常。这个参数必须是异常实例或异常类（派生自 BaseException 类，例如 Exception 或其子类）。如果传递的是异常类，将通过调用没有参数的构造函数来隐式实例化。
raise NameError('HiThere')
raise ValueError # 'raise ValueError()' 的简化
---------------------------------------------------------------------------
ValueError Traceback (most recent call last)
Cell In[13], line 1
----> 1 raise ValueError # 'raise ValueError()' 的简化
ValueError:
try:
raise NameError('HiThere')
except NameError:
print('An exception flew by!')
raise # raise 语句重新触发异常
An exception flew by!
---------------------------------------------------------------------------
NameError Traceback (most recent call last)
Cell In[14], line 2
1 try:
----> 2 raise NameError('HiThere')
3 except NameError:
4 print('An exception flew by!')
NameError: HiThere
6.5. 异常链#
如果一个未处理的异常发生在 except 部分内，它将会有被处理的异常附加到它上面，并包括在错误信息中。
try:
open("database.sqlite")
except OSError:
raise RuntimeError("unable to handle error")
---------------------------------------------------------------------------
FileNotFoundError Traceback (most recent call last)
Cell In[15], line 2
1 try:
----> 2 open("database.sqlite")
3 except OSError:
File /usr/local/lib/python3.10/dist-packages/IPython/core/interactiveshell.py:324, in _modified_open(file, *args, **kwargs)
318 raise ValueError(
319 f"IPython won't let you open fd={file} by default "
320 "as it is likely to crash IPython. If you know what you are doing, "
321 "you can use builtins' open."
322 )
--> 324 return io_open(file, *args, **kwargs)
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'database.sqlite'
During handling of the above exception, another exception occurred:
RuntimeError Traceback (most recent call last)
Cell In[15], line 5
2 open("database.sqlite")
3 except OSError:
----> 5 raise RuntimeError("unable to handle error")
RuntimeError: unable to handle error
为了表明一个异常是另一个异常的直接后果， raise 语句允许一个可选的 from 子句:
# exc 必须为异常实例或为 None。
raise RuntimeError from exc
def func():
raise ConnectionError
try:
func()
except ConnectionError as exc:
raise RuntimeError('Failed to open database') from exc
---------------------------------------------------------------------------
ConnectionError Traceback (most recent call last)
Cell In[16], line 5
4 try:
----> 5 func()
6 except ConnectionError as exc:
Cell In[16], line 2, in func()
1 def func():
----> 2 raise ConnectionError
ConnectionError:
The above exception was the direct cause of the following exception:
RuntimeError Traceback (most recent call last)
Cell In[16], line 7
5 func()
6 except ConnectionError as exc:
----> 7 raise RuntimeError('Failed to open database') from exc
RuntimeError: Failed to open database
使用 from None 表达禁用自动异常链:
try:
open('database.sqlite')
except OSError:
raise RuntimeError from None
---------------------------------------------------------------------------
RuntimeError Traceback (most recent call last)
Cell In[17], line 4
2 open('database.sqlite')
3 except OSError:
----> 4 raise RuntimeError from None
RuntimeError:
6.6. 用户自定义异常#
不论是以直接还是间接的方式，异常都应从 Exception 类派生。大多数异常命名都以 “Error” 结尾，类似标准异常的命名。
6.7. final清理操作#
final用于定义在所有情况下都必须要执行的清理操作。
try:
raise KeyboardInterrupt
finally:
print('Goodbye, world!')
Goodbye, world!
---------------------------------------------------------------------------
KeyboardInterrupt Traceback (most recent call last)
Cell In[20], line 2
1 try:
----> 2 raise KeyboardInterrupt
3 finally:
4 print('Goodbye, world!')
KeyboardInterrupt:
如果存在 finally 子句，则 finally 子句是 try 语句结束前执行的最后一项任务。不论 try 语句是否触发异常，都会执行 finally 子句。以下内容介绍了几种比较复杂的触发异常情景：
如果执行 try 子句期间触发了某个异常，则某个 except 子句应处理该异常。如果该异常没有 except 子句处理，在 finally 子句执行后会被重新触发。
except 或 else 子句执行期间也会触发异常。 同样，该异常会在 finally 子句执行之后被重新触发。
如果 finally 子句中包含 break、continue 或 return 等语句，异常将不会被重新引发。
如果执行 try 语句时遇到 break,、continue 或 return 语句，则 finally 子句在执行 break、continue 或 return 语句之前执行。
如果 finally 子句中包含 return 语句，则返回值来自 finally 子句的某个 return 语句的返回值，而不是来自 try 子句的 return 语句的返回值。
def bool_return():
try:
return True
finally:
return False
bool_return()
False
def divide(x, y):
try:
result = x / y
except ZeroDivisionError:
print("division by zero!")
else:
print("result is", result)
finally:
print("executing finally clause")
divide(2, 1)
result is 2.0
executing finally clause
divide(2, 0)
division by zero!
executing finally clause
divide("2", "1")
executing finally clause
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
Cell In[25], line 1
----> 1 divide("2", "1")
Cell In[22], line 3, in divide(x, y)
1 def divide(x, y):
2 try:
----> 3 result = x / y
4 except ZeroDivisionError:
5 print("division by zero!")
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'
6.8. with用于预定义的清理操作#
下例要打开一个文件，并输出文件内容：
for line in open("myfile.txt"):
print(line, end="")
上面代码缺点时候，没有是否打开的文件句柄资源。
with 语句支持以及时、正确的清理的方式使用文件对象：
with open("myfile.txt") as f:
for line in f:
print(line, end="")
语句执行完毕后，即使在处理行时遇到问题，都会关闭文件 f。和文件一样，支持预定义清理操作的对象会在文档中指出这一点。
6.9. 追加异常信息#
异常有一个 add_note(note) 方法接受一个字符串，并将其添加到异常的注释列表。标准的回溯在异常之后按照它们被添加的顺序呈现包括所有的注释。
try:
raise TypeError('bad type')
except Exception as e:
e.add_note('Add some information')
e.add_note('Add some more information')
raise
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
Cell In[27], line 2
1 try:
----> 2 raise TypeError('bad type')
3 except Exception as e:
TypeError: bad type
During handling of the above exception, another exception occurred:
AttributeError Traceback (most recent call last)
Cell In[27], line 4
2 raise TypeError('bad type')
3 except Exception as e:
----> 4 e.add_note('Add some information')
5 e.add_note('Add some more information')
6 raise
AttributeError: 'TypeError' object has no attribute 'add_note'
6.10. 异常组#
内置的 ExceptionGroup 打包了一个异常实例的列表，这样它们就可以一起被引发。它本身就是一个异常，所以它可以像其他异常一样被捕获。
def f():
excs = [OSError('error 1'), SystemError('error 2')]
raise ExceptionGroup('there were problems', excs)
f()
---------------------------------------------------------------------------
NameError Traceback (most recent call last)
Cell In[28], line 4
2 excs = [OSError('error 1'), SystemError('error 2')]
3 raise ExceptionGroup('there were problems', excs)
----> 4 f()
Cell In[28], line 3, in f()
1 def f():
2 excs = [OSError('error 1'), SystemError('error 2')]
----> 3 raise ExceptionGroup('there were problems', excs)
NameError: name 'ExceptionGroup' is not defined
try:
f()
except Exception as e:
print(f'caught {type(e)}: e')
把异常收集到一个异常组时，我们可能想为各个错误添加上下文信息。在下文中，组中的每个异常都有一个说明，指出这个错误是什么时候发生的，示例如下：
def f():
raise OSError('operation failed')
excs = []
for i in range(3):
try:
f()
except Exception as e:
e.add_note(f'Happened in Iteration {i+1}')
excs.append(e)
raise ExceptionGroup('We have some problems', excs)
---------------------------------------------------------------------------
OSError Traceback (most recent call last)
Cell In[29], line 7
6 try:
----> 7 f()
8 except Exception as e:
Cell In[29], line 2, in f()
1 def f():
----> 2 raise OSError('operation failed')
OSError: operation failed
During handling of the above exception, another exception occurred:
AttributeError Traceback (most recent call last)
Cell In[29], line 9
7 f()
8 except Exception as e:
----> 9 e.add_note(f'Happened in Iteration {i+1}')
10 excs.append(e)
11 raise ExceptionGroup('We have some problems', excs)
AttributeError: 'OSError' object has no attribute 'add_note'