异常

try & except 块

写代码的时候，出现错误必不可免，即使代码没有问题，也可能遇到别的问题。

看下面这段代码：

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     text = raw_input('> ')
  5.     if text[0] == 'q':
  6.         break
  7.     x = float(text)
  8.     y = math.log10(x)
  9.     print "log10({0}) = {1}".format(x, y)

这段代码接收命令行的输入，当输入为数字时，计算它的对数并输出，直到输入值为 q 为止。

乍看没什么问题，然而当我们输入0或者负数时：

In [1]:

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     text = raw_input('> ')
  5.     if text[0] == 'q':
  6.         break
  7.     x = float(text)
  8.     y = math.log10(x)
  9.     print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
  1. > -1
  1. ---------------------------------------------------------------------------
  2. ValueError                                Traceback (most recent call last)
  3. <ipython-input-1-ceb8cf66641b> in <module>()
  4.       6         break
  5.       7     x = float(text)
  6. ----> 8     y = math.log10(x)
  7.       9     print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
  8.  
  9. ValueError: math domain error

log10 函数会报错，因为不能接受非正值。

一旦报错，程序就会停止执行，如果不希望程序停止执行，那么我们可以添加一对 try & except：

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = math.log10(x)
  10.         print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except ValueError:
  12.         print "the value must be greater than 0"

一旦 try 块中的内容出现了异常，那么 try 块后面的内容会被忽略，Python会寻找 except 里面有没有对应的内容，如果找到，就执行对应的块，没有则抛出这个异常。

在上面的例子中，try 抛出的是 ValueError，except 中有对应的内容，所以这个异常被 except 捕捉到，程序可以继续执行：

In [2]:

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = math.log10(x)
  10.         print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except ValueError:
  12.         print "the value must be greater than 0"
  1. > -1
  2. the value must be greater than 0
  3. > 0
  4. the value must be greater than 0
  5. > 1
  6. log10(1.0) = 0.0
  7. > q

捕捉不同的错误类型

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = 1 / math.log10(x)
  10.         print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except ValueError:
  12.         print "the value must be greater than 0"

假设我们将这里的 y 更改为 1 / math.log10(x)，此时输入 1：

In [3]:

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = 1 / math.log10(x)
  10.         print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except ValueError:
  12.         print "the value must be greater than 0"
  1. > 1
  1. ---------------------------------------------------------------------------
  2. ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)
  3. <ipython-input-3-7607f1ae6af9> in <module>()
  4.       7             break
  5.       8         x = float(text)
  6. ----> 9         y = 1 / math.log10(x)
  7.      10         print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
  8.      11     except ValueError:
  9.  
  10. ZeroDivisionError: float division by zero

因为我们的 except 里面并没有 ZeroDivisionError，所以会抛出这个异常，我们可以通过两种方式解决这个问题：

捕捉所有异常

将except 的值改成 Exception 类，来捕获所有的异常。

In [4]:

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = 1 / math.log10(x)
  10.         print "1 / log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except Exception:
  12.         print "invalid value"
  1. > 1
  2. invalid value
  3. > 0
  4. invalid value
  5. > -1
  6. invalid value
  7. > 2
  8. 1 / log10(2.0) = 3.32192809489
  9. > q

指定特定值

这里，我们把 ZeroDivisionError 加入 except 。

In [5]:

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = 1 / math.log10(x)
  10.         print "1 / log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except (ValueError, ZeroDivisionError):
  12.         print "invalid value"
  1. > 1
  2. invalid value
  3. > -1
  4. invalid value
  5. > 0
  6. invalid value
  7. > q

或者另加处理：

In [6]:

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = 1 / math.log10(x)
  10.         print "1 / log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except ValueError:
  12.         print "the value must be greater than 0"
  13.     except ZeroDivisionError:
  14.         print "the value must not be 1"
  1. > 1
  2. the value must not be 1
  3. > -1
  4. the value must be greater than 0
  5. > 0
  6. the value must be greater than 0
  7. > 2
  8. 1 / log10(2.0) = 3.32192809489
  9. > q

事实上,我们还可以将这两种方式结合起来,用 Exception 来捕捉其他的错误：

In [7]:

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = 1 / math.log10(x)
  10.         print "1 / log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except ValueError:
  12.         print "the value must be greater than 0"
  13.     except ZeroDivisionError:
  14.         print "the value must not be 1"
  15.     except Exception:
  16.         print "unexpected error"
  1. > 1
  2. the value must not be 1
  3. > -1
  4. the value must be greater than 0
  5. > 0
  6. the value must be greater than 0
  7. > q

得到异常的具体信息

在上面的例子中，当我们输入不能转换为浮点数的字符串时，它输出的是 the value must be greater than 0，这并没有反映出实际情况。

In [8]:

  1. float('a')
  1. ---------------------------------------------------------------------------
  2. ValueError                                Traceback (most recent call last)
  3. <ipython-input-8-99859da4e72c> in <module>()
  4. ----> 1 float('a')
  5.  
  6. ValueError: could not convert string to float: a

为了得到异常的具体信息，我们将这个 ValueError 具现化：

In [9]:

  1. import math
  2.  
  3. while True:
  4.     try:
  5.         text = raw_input('> ')
  6.         if text[0] == 'q':
  7.             break
  8.         x = float(text)
  9.         y = 1 / math.log10(x)
  10.         print "1 / log10({0}) = {1}".format(x, y)
  11.     except ValueError as exc:
  12.         if exc.message == "math domain error":
  13.             print "the value must be greater than 0"
  14.         else:
  15.             print "could not convert '%s' to float" % text
  16.     except ZeroDivisionError:
  17.         print "the value must not be 1"
  18.     except Exception as exc:
  19.         print "unexpected error:", exc.message
  1. > 1
  2. the value must not be 1
  3. > -1
  4. the value must be greater than 0
  5. > aa
  6. could not convert 'aa' to float
  7. > q

同时，我们也将捕获的其他异常的信息显示出来。

这里，exc.message 显示的内容是异常对应的说明，例如

  1. ValueError: could not convert string to float: a

对应的 message 是

  1. could not convert string to float: a

当我们使用 except Exception 时，会捕获所有的 Exception 和它派生出来的子类，但不是所有的异常都是从 Exception 类派生出来的，可能会出现一些不能捕获的情况，因此，更加一般的做法是使用这样的形式：

  1. try:
  2.     pass
  3. except:
  4.     pass

这样不指定异常的类型会捕获所有的异常，但是这样的形式并不推荐。

自定义异常

异常是标准库中的类，这意味着我们可以自定义异常类：

In [10]:

  1. class CommandError(ValueError):
  2.     pass

这里我们定义了一个继承自 ValueError 的异常类，异常类一般接收一个字符串作为输入，并把这个字符串当作异常信息，例如：

In [11]:

  1. valid_commands = {'start', 'stop', 'pause'}
  2.  
  3. while True:
  4.     command = raw_input('> ')
  5.     if command.lower() not in valid_commands:
  6.         raise CommandError('Invalid commmand: %s' % command)
  1. > bad command
  1. ---------------------------------------------------------------------------
  2. CommandError                              Traceback (most recent call last)
  3. <ipython-input-11-0e1f81a1136d> in <module>()
  4.       4     command = raw_input('> ')
  5.       5     if command.lower() not in valid_commands:
  6. ----> 6         raise CommandError('Invalid commmand: %s' % command)
  7.  
  8. CommandError: Invalid commmand: bad command

我们使用 raise 关键词来抛出异常。

我们可以使用 try/except 块来捕捉这个异常：

  1. valid_commands = {'start', 'stop', 'pause'}
  2.  
  3. while True:
  4.     command = raw_input('> ')
  5.     try:
  6.         if command.lower() not in valid_commands:
  7.             raise CommandError('Invalid commmand: %s' % command)
  8.     except CommandError:
  9.         print 'Bad command string: "%s"' % command

由于 CommandError 继承自 ValueError，我们也可以使用 except ValueError 来捕获这个异常。

finally

try/catch 块还有一个可选的关键词 finally。

不管 try 块有没有异常， finally 块的内容总是会被执行，而且会在抛出异常前执行，因此可以用来作为安全保证，比如确保打开的文件被关闭。。

In [12]:

  1. try:
  2.     print 1
  3. finally:
  4.     print 'finally was called.'
  1. 1
  2. finally was called.

在抛出异常前执行：

In [13]:

  1. try:
  2.     print 1 / 0
  3. finally:
  4.     print 'finally was called.'
  1. finally was called.
  1. ---------------------------------------------------------------------------
  2. ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)
  3. <ipython-input-13-87ecdf8b9265> in <module>()
  4.       1 try:
  5. ----> 2     print 1 / 0
  6.       3 finally:
  7.       4     print 'finally was called.'
  8.  
  9. ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

如果异常被捕获了，在最后执行：

In [14]:

  1. try:
  2.     print 1 / 0
  3. except ZeroDivisionError:
  4.     print 'divide by 0.'
  5. finally:
  6.     print 'finally was called.'
  1. divide by 0.
  2. finally was called.

原文: https://nbviewer.jupyter.org/github/lijin-THU/notes-python/blob/master/02-python-essentials/02.19-exceptions.ipynb