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老齐 · 更新于 2018-07-22 01:00:48

错误和异常 (1)

虽然在前面的学习中,已经遇到了错误和异常问题,但是一直没有很认真的研究它。现在来近距离观察错误和异常。

错误

Python 中的错误之一是语法错误(syntax errors),比如:

>>> for i in range(10)
  File "<stdin>", line 1
    for i in range(10)
                     ^
SyntaxError: invalid syntax

上面那句话因为缺少冒号:,导致解释器无法解释,于是报错。这个报错行为是由 Python 的语法分析器完成的,并且检测到了错误所在文件和行号(File "<stdin>", line 1),还以向上箭头^标识错误位置(后面缺少:),最后显示错误类型。

错误之二是在没有语法错误之后,会出现逻辑错误。逻辑错误可能会由于不完整或者不合法的输入导致,也可能是无法生成、计算等,或者是其它逻辑问题。

当 Python 检测到一个错误时,解释器就无法继续执行下去,于是抛出异常。

异常

看一个异常(让 0 做分母了,这是小学生都相信会有异常的):

>>> 1/0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

当 Python 抛出异常的时候,首先有“跟踪记录(Traceback)”,还可以给它取一个更优雅的名字“回溯”。后面显示异常的详细信息。异常所在位置(文件、行、在某个模块)。

最后一行是错误类型以及导致异常的原因。

下表中列出常见的异常

异常 描述
NameError 尝试访问一个没有申明的变量
ZeroDivisionError 除数为 0
SyntaxError 语法错误
IndexError 索引超出序列范围
KeyError 请求一个不存在的字典关键字
IOError 输入输出错误(比如你要读的文件不存在)
AttributeError 尝试访问未知的对象属性

为了能够深入理解,依次举例,展示异常的出现条件和结果。

NameError

>>> bar
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'bar' is not defined

Python 中变量需要初始化,即要赋值。虽然不需要像某些语言那样声明,但是要赋值先。因为变量相当于一个标签,要把它贴到对象上才有意义。

ZeroDivisionError

>>> 1/0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

貌似这样简单的错误时不会出现的,但在实际情境中,可能没有这么容易识别,所以,依然要小心为妙。

SyntaxError

>>> for i in range(10)
  File "<stdin>", line 1
    for i in range(10)
                     ^
SyntaxError: invalid syntax

这种错误发生在 Python 代码编译的时候,当编译到这一句时,解释器不能讲代码转化为 Python 字节码,就报错。只有改正才能继续。所以,它是在程序运行之前就会出现的(如果有错)。现在有不少编辑器都有语法校验功能,在你写代码的时候就能显示出语法的正误,这多少会对编程者有帮助。

IndexError

>>> a = [1,2,3]
>>> a[4]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

>>> d = {"python":"itdiffer.com"}
>>> d["java"]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'java'

这两个都属于“鸡蛋里面挑骨头”类型,一定得报错了。不过在编程实践中,特别是循环的时候,常常由于循环条件设置不合理出现这种类型的错误。

IOError

>>> f = open("foo")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IOError: [Errno 2] No such file or directory: 'foo'

如果你确认有文件,就一定要把路径写正确,因为你并没有告诉 Python 对你的 computer 进行全身搜索,所以,Python 会按照你指定位置去找,找不到就异常。

AttributeError

>>> class A(object): pass
... 
>>> a = A()
>>> a.foo
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'A' object has no attribute 'foo'

属性不存在。这种错误前面多次见到。

其实,Python 内建的异常也不仅仅上面几个,上面只是列出常见的异常中的几个。比如还有:

>>> range("aaa")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: range() integer end argument expected, got str.

总之,如果读者在调试程序的时候遇到了异常,不要慌张,这是好事情,是 Python 在帮助你修改错误。只要认真阅读异常信息,再用 dir()help() 或者官方网站文档、google 等来协助,一定能解决问题。

处理异常

在一段程序中,为了能够让程序健壮,必须要处理异常。举例:

#!/usr/bin/env Python
# coding=utf-8

while 1:
    print "this is a division program."
    c = raw_input("input 'c' continue, otherwise logout:")
    if c == 'c':
        a = raw_input("first number:")
        b = raw_input("second number:")
        try:
            print float(a)/float(b)
            print "*************************"
        except ZeroDivisionError:
            print "The second number can't be zero!"
            print "*************************"
    else:
        break

运行这段程序,显示如下过程:

$ python 21601.py 
this is a division program.
input 'c' continue, otherwise logout:c
first number:5
second number:2
2.5
*************************
this is a division program.
input 'c' continue, otherwise logout:c
first number:5
second number:0
The second number can't be zero!
*************************
this is a division program.
input 'c' continue, otherwise logout:d
$

从运行情况看,当在第二个数,即除数为 0 时,程序并没有因为这个错误而停止,而是给用户一个友好的提示,让用户有机会改正错误。这完全得益于程序中“处理异常”的设置,如果没有“处理异常”,异常出现,就会导致程序终止。

处理异常的方式之一,使用 try...except...

对于上述程序,只看 try 和 except 部分,如果没有异常发生,except 子句在 try 语句执行之后被忽略;如果 try 子句中有异常可,该部分的其它语句被忽略,直接跳到 except 部分,执行其后面指定的异常类型及其子句。

except 后面也可以没有任何异常类型,即无异常参数。如果这样,不论 try 部分发生什么异常,都会执行 except。

在 except 子句中,可以根据异常或者别的需要,进行更多的操作。比如:

#!/usr/bin/env Python
# coding=utf-8

class Calculator(object):
    is_raise = False
    def calc(self, express):
        try:
            return eval(express)
        except ZeroDivisionError:
            if self.is_raise:
                print "zero can not be division."
            else:
                raise

在这里,应用了一个函数 eval(),它的含义是:

eval(...)
    eval(source[, globals[, locals]]) -> value

    Evaluate the source in the context of globals and locals.
    The source may be a string representing a Python expression
    or a code object as returned by compile().
    The globals must be a dictionary and locals can be any mapping,
    defaulting to the current globals and locals.
    If only globals is given, locals defaults to it.

例如:

>>> eval("3+5")
8

另外,在 except 子句中,有一个 raise,作为单独一个语句。它的含义是将异常信息抛出。并且,except 子句用了一个判断语句,根据不同的情况确定走不同分支。

if __name__ == "__main__":
    c = Calculator()
    print c.calc("8/0")

这时候 is_raise = False,则会:

$ python 21602.py 
Traceback (most recent call last):
  File "21602.py", line 17, in <module>
    print c.calc("8/0")
  File "21602.py", line 8, in calc
    return eval(express)
  File "<string>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

如果将 is_raise 的值改为 True,就是这样了:

if __name__ == "__main__":
    c = Calculator()
    c.is_raise = True    #通过实例属性修改
    print c.calc("8/0")

运行结果:

$ python 21602.py 
zero can not be division.
None

最后的 None 是 c.calc("8/0")的返回值,因为有 print c.calc("8/0"),所以被打印出来。


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