Python3 錯誤和異常

作為Python初學者，在剛學習Python編程時，經常會看到一些報錯信息，在前面我們沒有提及，這章節我們會專門介紹。

Python有兩種錯誤很容易辨認：語法錯誤和異常。

語法錯誤

Python 的語法錯誤或者稱之為解析錯，是初學者經常碰到的，如下實例

>>> while True print('Hello world')
  File "<stdin>", line 1, in ?
    while True print('Hello world')
                   ^
SyntaxError: invalid syntax

這個例子中，函數print() 被檢查到有錯誤，是它前面缺少了一個冒號（:）。

語法分析器指出了出錯的一行，並且在最先找到的錯誤的位置標記了一個小小的箭頭。

異常

即便Python程序的語法是正確的，在運行它的時候，也有可能發生錯誤。 運行期檢測到的錯誤被稱為異常。

大多數的異常都不會被程序處理，都以錯誤信息的形式展現在這裡:

>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
ZeroDivisionError: division by zero
>>> 4 + spam*3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
NameError: name 'spam' is not defined
>>> '2' + 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

異常以不同的類型出現，這些類型都作為信息的一部分打印出來: 例子中的類型有ZeroDivisionError，NameError 和TypeError。

錯誤信息的前面部分顯示了異常發生的上下文，並以調用棧的形式顯示具體信息。

異常處理

以下例子中，讓用戶輸入一個合法的整數，但是允許用戶中斷這個程序（使用Control-C 或者操作系統提供的方法）。 用戶中斷的信息會引發一個KeyboardInterrupt 異常。

>>> while True:
        try:
            x = int(input("Please enter a number: "))
            break
        except ValueError:
            print("Oops!  That was no valid number.  Try again   ")
   

try語句按照如下方式工作；

• 首先，執行try子句（在關鍵字try和關鍵字except之間的語句）
• 如果沒有異常發生，忽略except子句，try子句執行後結束。
• 如果在執行try子句的過程中發生了異常，那麼try子句餘下的部分將被忽略。 如果異常的類型和except 之後的名稱相符，那麼對應的except子句將被執行。 最後執行try 語句之後的代碼。
• 如果一個異常沒有與任何的except匹配，那麼這個異常將會傳遞給上層的try中。

一個try 語句可能包含多個except子句，分別來處理不同的特定的異常。 最多只有一個分支會被執行。

處理程序將只針對對應的try子句中的異常進行處理，而不是其他的try 的處理程序中的異常。

一個except子句可以同時處理多個異常，這些異常將被放在一個括號裡成為一個元組，例如:

    except (RuntimeError, TypeError, NameError):
        pass

最後一個except子句可以忽略異常的名稱，它將被當作通配符使用。 你可以使用這種方法打印一個錯誤信息，然後再次把異常拋出。

import sys

try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(s.strip())
except OSError as err:
    print("OS error: {0}".format(err))
except ValueError:
    print("Could not convert data to an integer.")
except:
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    raise

try except 語句還有一個可選的else子句，如果使用這個子句，那麼必須放在所有的except子句之後。 這個子句將在try子句沒有發生任何異常的時候執行。 例如:

for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except IOError:
        print('cannot open', arg)
    else:
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

使用else 子句比把所有的語句都放在try 子句裡面要好，這樣可以避免一些意想不到的、而except又沒有捕獲的異常。

異常處理並不僅僅處理那些直接發生在try子句中的異常，而且還能處理子句中調用的函數（甚至間接調用的函數）裡拋出的異常。 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: int division or modulo by zero

拋出異常

Python 使用raise 語句拋出一個指定的異常。 例如:

>>> raise NameError('HiThere')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
NameError: HiThere

raise 唯一的一個參數指定了要被拋出的異常。 它必須是一個異常的實例或者是異常的類（也就是Exception 的子類）。

如果你只想知道這是否拋出了一個異常，並不想去處理它，那麼一個簡單的raise 語句就可以再次把它拋出。

>>> try:
        raise NameError('HiThere')
    except NameError:
        print('An exception flew by!')
        raise
   
An exception flew by!
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in ?
NameError: HiThere

用戶自定義異常

你可以通過創建一個新的exception類來擁有自己的異常。 異常應該繼承自Exception 類，或者直接繼承，或者間接繼承，例如:

>>> class MyError(Exception):
        def __init__(self, value):
            self.value = value
        def __str__(self):
            return repr(self.value)
   
>>> try:
        raise MyError(2*2)
    except MyError as e:
        print('My exception occurred, value:', e.value)
   
My exception occurred, value: 4
>>> raise MyError('oops!')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
__main__.MyError: 'oops!'

在這個例子中，類Exception 默認的__init__() 被覆蓋。

class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass

class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.

    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """

    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message

class TransitionError(Error):
    """Raised when an operation attempts a state transition that's not
    allowed.

    Attributes:
        previous -- state at beginning of transition
        next -- attempted new state
        message -- explanation of why the specific transition is not allowed
    """

    def __init__(self, previous, next, message):
        self.previous = previous
        self.next = next
        self.message = message

>>> try:
        raise KeyboardInterrupt
	finally:
        print('Goodbye, world!')
   
Goodbye, world!
KeyboardInterrupt

>>> 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
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
  File "<stdin>", line 3, in divide
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

for line in open("myfile.txt"):
    print(line, end="")

with open("myfile.txt") as f:
    for line in f:
        print(line, end="")