[译]The Python Tutorial#8. Errors and Exceptions

[译]The Python Tutorial#Errors and Exceptions

到现在为止都没有过多介绍错误信息，但是已经在一些示例中使用过错误信息。Python至少有两种类型的错误：语法错误以及异常

8.1 Syntax Errors

语法错误，也称解析错误，是Python初学者经常抱怨的问题。

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

Python解析器重复打印错误行，并且展示一个小箭头，箭头指向错误行中错误最早被侦测到的位置。错误由箭头前面的语句导致（至少侦测到是这样的）：以上示例中，错误在print()函数被侦测到，因为在它之前的冒号:缺失了。文件名和行号也被打印出来，当程序来自脚本时可以方便定位问题。

8.2 Exceptions

即使语句或者表达式在语法上是正确的，但是在执行的时候也可能会发生错误。在执行期间侦测到的问题叫做异常，异常不是绝对的致命错误：接下来会介绍如何在Python中处理异常。然而大多数异常都不会被程序处理，它们最终会成为错误信息，展示如下：

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

最后一行错误信息指出发生了什么。异常有不同类型，类型也作为错误信息的一部分打印出来：以上示例中的类型有除零异常ZeroDivisionError, 名字异常NameError 以及类型异常TypeError。作为异常类型打印的字符串是built-in异常的名字。对于所有built-in异常来说都是如此，尽管这个约定很有用，但是并不是所有用户自定义异常都会遵守。标准异常名字是built-in标识符（不是保留字）。

剩余行基于异常类型展示了详细的信息以及异常发生的原因。

前面部分错误信息以堆栈回溯的方式，展示异常发生的上下文信息。通常堆栈回溯中列出了源代码行；然而，当程序是从标准输入中读取时，不会展示行。

Built-in异常列举了所有built-in异常以及它们的意义。

8.3 Handling Exceptions

Python程序允许处理指定异常。以下程序要求用户循环输入，直到输入为有效整数停止，但是也可以中断程序（使用Control-C或者其他操作系统支持的手段）；注意用户诱发的中断会抛出KeyboardInterrupt异常。

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

try语句的执行顺序为：

• 首先，执行在try和except之间的try子句
• 如果没有异常发生，跳过except子句，try语句执行完毕
• 如果try子句执行期间有异常发生，该子句内剩余语句被跳过。接下来如果抛出的异常类型可以与关键字except后的异常匹配，那么except子句执行，接着继续执行try语句后的语句。
• 如果异常发生但是没有匹配到except后的异常，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，导致程序终止并且像以上示例一样打印信息。

一个try语句可以有多个except子句，为不同的异常指定处理方法。至多只有一个except子句会被执行。处理程序只会处理发生在对应try子句中的异常，而不会处理发生在同一try语句中其他处理程序中的异常。一个except子句可以使用带括号的元组列出多个异常，就像这样：

... except (RuntimeError, TypeError, NameError):
...     pass

except子句中的类可以匹配类型是其子类或者它自己类型的异常（但反过来不行，except子句中的子类不会匹配父类异常）。例如以下代码会依次打印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")
    except C:
        print("C")
    except B:
        print("B")

注意以上的except子句若反过来写（except B在前），那么将会打印B, B, B ——第一个except子句的匹配被触发。

最后一个except子句可以省略异常名字作为通配符。因为这样做会隐藏其他的真实程序错误，所有要谨慎使用。也可以用来打印错误信息并且重新抛出（允许调用者处理异常）：

import sys

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

try...except语句有一个可选的else子句，该子句只能出现在所有except子句之后。若要求try子句没有抛出异常时必须执行一段代码，使用else子句很有用（译注：else子句会被return, break, continue跳过）。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()

使用 else 子句比在 try 子句中附加代码要好，因为这样可以避免 try ... except 意外的捕获的本不属于它们保护的那些代码抛出的异常。

异常发生时，可以携带与之关联的值，也称作异常参数。异常参数是否可以存在以及其类型取决于异常类型。

except子句可以在异常名字后指定变量。该变量绑定到异常实例，异常参数存储在instance.args属性中。方便起见，异常实例定义了__str__()以便异常参数可以直接打印，而不是使用.args引用。也可以首先实例化异常，并在抛出它之前加入任何想要的参数：

>>> try:
...     raise Exception('spam', 'eggs')
... except Exception as inst:
...     print(type(inst))    # the exception instance
...     print(inst.args)     # arguments stored in .args
...     print(inst)          # __str__ allows args to be printed directly,
...                          # but may be overridden in exception subclasses
...     x, y = inst.args     # unpack args
...     print('x =', x)
...     print('y =', y)
...
<class 'Exception'>
('spam', 'eggs')
('spam', 'eggs')
x = spam
y = eggs

对于未处理异常来说，如果它有参数，那么参数将在错误信息的后面部分（详细信息部分）打印。

异常处理程序不仅仅会处理即时发生在try子句中的异常，还会处理try子句中直接或者间接调用的函数中发生的异常。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: division by zero

8.4 Raising Exceptions

raise语句允许程序员强制发生异常。例如：

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

raise的唯一参数指定要抛出的异常。参数必须是异常实例或者异常类（继承自Exception类的子类）。如果参数是异常类型，会隐式使用无参方式调用异常的构造器初始化一个异常实例：

raise ValueError  # shorthand for 'raise ValueError()'

如果需要捕获异常但是不处理，一种更简单形式的raise语句允许重新抛出这个异常：

>>> 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 <module>
NameError: HiThere

8.5 User-defined Exception

程序中可以通过创建新异常类的方式提出自己的异常（参见Classes获取Python类的更多信息）。异常必须直接或者间接继承自Exception类。

自定义异常类拥有其他类的功能，但通常需要保持其简洁性，只提供几个供异常处理程序提取错误信息的属性。需要创建一个抛出若干不同错误的模块时，比较好的实践是，为定义在这个模块中的异常创建父类，由子类创建对应不同错误的具体异常：

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

与标准异常类类似，大多数异常的名字都以"Error"结尾。

许多标准模块都定义了自己的异常，这些异常对应模块中定义的函数中可能发生的错误。更多信息参考Classes。

8.6 Defining Clean-up Actions

try语句有可选的在任何情况下都会执行的子句，可用于定义清理动作。例如：

>>> try:
...     raise KeyboardInterrupt
... finally:
...     print('Goodbye, world!')
...
Goodbye, world!
KeyboardInterrupt
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>

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。当try子句中有异常发生并且没有被except子句处理（或者异常发生在except子句或else子句），finally子句执行之后，这些异常会重新抛出。当try语句的其他子句通过break, continue或者return语句离开时，finally子句也会执行。以下是较为复杂的示例：

>>> 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 <module>
  File "<stdin>", line 3, in divide
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

正如所见的那样，finally子句在任何情况下都会执行。两个字符串相除产生的TypeError异常没有被except子句处理，因此在finally子句执行完毕之后被重新抛出。

在实践应用中，finally子句用来释放外部资源（比如文件和网络连接），不论资源的使用是否成功。

8.7 Predefined Clean-up Actions

一些对象定义了标准的清理动作，当不再需要这些对象时，会执行清理动作，而不论使用对象的操作是否成功。以下示例读取文件并打印内容到显示器：

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

这段代码的问题是：当代码执行完毕后，文件会保留打开状态一段不确定的时间。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会出问题。with语句使得像文件一样的对象可以被立即准确回收。

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

语句执行后，即使在执行代码时遇到问题，文件f总是会被关闭。像文件一样提供预定义清理动作的对象会在其说明文档中指示这点。