Python快速編程入門（第3版） 課件 第9章 異常

第9章異?！禤ython快速編程入門（第3版））》學(xué)習(xí)目標(biāo)/Target了解異常，能夠說(shuō)出異常的概念以及異常信息的組成部分掌握try-except語(yǔ)句的使用，能夠在程序中通過(guò)try-except語(yǔ)句捕獲與處理異常掌握try-except-else語(yǔ)句的使用，能夠在else子句中添加沒(méi)有異常的處理代碼熟悉異常類，能夠說(shuō)出常見(jiàn)的異常類型及其含義掌握try-except-finally語(yǔ)句的使用，能夠在finally子句中添加釋放資源的代碼學(xué)習(xí)目標(biāo)/Target掌握raise語(yǔ)句的使用，能夠在程序中通過(guò)raise語(yǔ)句拋出異常了解異常的傳遞，能夠說(shuō)出異常傳遞的特點(diǎn)掌握自定義異常的方式，能夠在程序中自定義并處理異常掌握assert斷言語(yǔ)句的使用，能夠在程序中通過(guò)assert語(yǔ)句拋出異常章節(jié)概述/Summary在現(xiàn)實(shí)生活中，我們經(jīng)常會(huì)遇到各種突發(fā)情況，比如航班延誤、火車晚點(diǎn)等，而在程序中同樣不可避免地會(huì)出現(xiàn)異常，比如試圖打開(kāi)一個(gè)不存在的文件、訪問(wèn)未定義的變量等。開(kāi)發(fā)人員需要辨別程序的異常，明確這些異常是源于程序本身的設(shè)計(jì)問(wèn)題，還是由外界環(huán)境的變化引起，以便有針對(duì)性地處理異常。為了幫助開(kāi)發(fā)人員處理異常，Python提供了功能強(qiáng)大的異常處理機(jī)制。本章將針對(duì)異常的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)地講解。目錄/Contents010203異常概述異常捕獲語(yǔ)句拋出異常04自定義異常05實(shí)訓(xùn)案例異常概述9.1

先定一個(gè)小目標(biāo)！了解異常，能夠說(shuō)出異常的概念以及異常信息的組成部分9.1.1認(rèn)識(shí)異常9.1.1認(rèn)識(shí)異常異常是在程序運(yùn)行期間發(fā)生的錯(cuò)誤，意外或不正常情況，可能是由于外部環(huán)境、不正確的輸入、無(wú)效的操作或其他因素引起的。如果一個(gè)程序在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)異常，并且沒(méi)有對(duì)異常進(jìn)行處理，那么此時(shí)解釋器會(huì)采用默認(rèn)方式處理異常，即終止程序并給出相應(yīng)的異常信息。9.1.1認(rèn)識(shí)異常異常信息中通常包含異常代碼所在行號(hào)、異常的類型和異常的描述信息。下面以四則運(yùn)算的程序?yàn)槔榻B異常信息，現(xiàn)有一個(gè)四則運(yùn)算的程序，該程序中在進(jìn)行除法操作時(shí)并沒(méi)有處理除數(shù)為0的情況，具體代碼如下：defcalculate(operation,num1,num2):ifoperation=="+":returnnum1+num2elifoperation=="-":returnnum1-num2elifoperation=="*":returnnum1*num2elifoperation=="/":returnnum1/num2else:return"無(wú)效的運(yùn)算符"expression=input("請(qǐng)輸入運(yùn)算式（例如2+3）：")expression_list=expression.split()num1=int(expression_list[0])operation=expression_list[1]num2=int(expression_list[2])result=calculate(operation,num1,num2)print("運(yùn)算結(jié)果：",result)9.1.1認(rèn)識(shí)異常異常信息提供了有關(guān)發(fā)生錯(cuò)誤位置、錯(cuò)誤類型和錯(cuò)誤原因的詳細(xì)描述，通過(guò)閱讀異常信息，可以了解導(dǎo)致程序出現(xiàn)異常的具體原因，進(jìn)而采取適當(dāng)措施解決或處理異常情況，使程序變得更加健壯和可靠。

先定一個(gè)小目標(biāo)！熟悉異常類，能夠說(shuō)出常見(jiàn)的異常類型及其含義9.1.2異常類9.1.2異常類Python程序運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)產(chǎn)生的每個(gè)異常類型都對(duì)應(yīng)一個(gè)類，程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的異常大多繼承自Exception類，Exception類又繼承了BaseException基類。BaseException類是所有異常類型的基類，它派生了四個(gè)子類，分別是Exception、KeyboardInterrupt、GeneratorExit和SystemExit，其中Exception是所有內(nèi)置的、非系統(tǒng)退出的異常的基類；KeyboardInterrupt是用戶中斷執(zhí)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生的異常；GeneratorExit表示生成器退出異常；SystemExit表示Python解釋器退出異常。1.NameErrorNameError是程序中使用了未定義的變量時(shí)會(huì)引發(fā)的異常。NameError異常通常發(fā)生在以下幾種情況：（1）在使用變量之前，沒(méi)有對(duì)變量進(jìn)行賦值。（2）使用一個(gè)未導(dǎo)入的模塊或未定義的函數(shù)名或類名。（3）在函數(shù)內(nèi)部訪問(wèn)全局變量，但全局變量還沒(méi)有被賦值。例如，訪問(wèn)一個(gè)未定義過(guò)的變量test，具體代碼如下：9.1.2異常類print(test)示例2.IndexErrorIndexError是程序中使用了超出序列范圍的索引時(shí)引發(fā)的異常。當(dāng)使用索引訪問(wèn)列表、元組、字符串這幾種序列類型的元素時(shí)，如果指定的索引超出了序列的范圍，就會(huì)導(dǎo)致程序引發(fā)IndexError異常。例如，定義一個(gè)空列表num_list，訪問(wèn)該列表中索引為0的元素，具體代碼如下：9.1.2異常類num_list=[]print(num_list[0])示例3.AttributeErrorAttributeError是使用對(duì)象訪問(wèn)不存在的屬性或者調(diào)用不存在的方法時(shí)引發(fā)的異常。例如，Car類中動(dòng)態(tài)地添加了兩個(gè)屬性color和brand，使用Car類的對(duì)象依次訪問(wèn)color、brand屬性，以及不存在的name屬性，具體代碼如下：9.1.2異常類classCar(object):passcar=Car()car.color="紅色"car.brand='蘭博基尼'print(car.color)print(car.brand)print()示例4.FileNotFoundErrorFileNotFoundError是未找到指定文件或目錄時(shí)引發(fā)的異常。例如，打開(kāi)一個(gè)本地不存在的文件，具體代碼如下：9.1.2異常類file=open("test.txt")示例異常捕獲語(yǔ)句9.2

先定一個(gè)小目標(biāo)！9.2.1使用try-except語(yǔ)句捕獲異常掌握try-except語(yǔ)句的使用，能夠在程序中通過(guò)try-except語(yǔ)句捕獲與處理異常try-except語(yǔ)句是基本的異常捕獲語(yǔ)句，用于捕獲和處理程序可能發(fā)生的異常，以避免程序意外終止運(yùn)行。try-except語(yǔ)句的基本語(yǔ)法格式如下：try:

可能出現(xiàn)異常的代碼except[異常類[as異常信息]]:

捕獲異常后的處理代碼語(yǔ)法格式以上語(yǔ)法格式中，try子句之后為可能出錯(cuò)的代碼，也就是需要被監(jiān)控的代碼；except子句中可以指定異常類，若指定了異常類，該子句只對(duì)與指定異常類匹配的異常進(jìn)行捕獲，否則將捕獲try子句中產(chǎn)生的所有異常。except子句中的as關(guān)鍵字用于將捕獲到的異常信息賦值給一個(gè)變量，as及其后面的異常信息可以省略。except子句后的代碼是捕獲異常后的處理代碼。9.2.1使用try-except語(yǔ)句捕獲異常值得一提的是，在except子句后面可以添加多個(gè)except子句，每個(gè)except子句用于捕獲不同類型的異常，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化的異常處理。當(dāng)程序監(jiān)控到異常時(shí)，會(huì)按照順序逐個(gè)查找與該異常類型匹配的except子句。9.2.1使用try-except語(yǔ)句捕獲異常9.2.1使用try-except語(yǔ)句捕獲異常try-except語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程為：優(yōu)先執(zhí)行try子句中的代碼。若try子句中的代碼沒(méi)有出現(xiàn)異常，則會(huì)忽略except子句而繼續(xù)向下執(zhí)行；若try子句中的代碼出現(xiàn)異常，則會(huì)忽略try子句的剩余代碼，轉(zhuǎn)而執(zhí)行except子句：若try子句出現(xiàn)的異常類型與except子句中指定的異常類型匹配，則執(zhí)行except子句中的代碼，否則按默認(rèn)的方式終止程序的運(yùn)行。1.捕獲單個(gè)異常捕獲單個(gè)異常的方式比較簡(jiǎn)單，只需要在except子句之后指定捕獲的單個(gè)異常類即可，示例代碼如下：num_one=int(input("請(qǐng)輸入被除數(shù)："))num_two=int(input("請(qǐng)輸入除數(shù)："))try:print("結(jié)果為",num_one/num_two)exceptZeroDivisionError:print("出錯(cuò)了")示例9.2.1使用try-except語(yǔ)句捕獲異常為了明確知道異常產(chǎn)生的原因，這里可以在異常類型之后使用關(guān)鍵字as來(lái)獲取異常的具體信息，修改后的代碼如下：9.2.1使用try-except語(yǔ)句捕獲異常num_one=int(input("請(qǐng)輸入被除數(shù)："))num_two=int(input("請(qǐng)輸入除數(shù)："))try:print("結(jié)果為",num_one/num_two)exceptZeroDivisionErroraserror:print(“出錯(cuò)了，原因：",error)示例2.捕獲多個(gè)異常捕獲多個(gè)異常的實(shí)現(xiàn)方式比較多樣，既可以通過(guò)多個(gè)except子句完成，也可以通過(guò)一個(gè)except子句完成。若通過(guò)一個(gè)except子句完成，則需要在關(guān)鍵字except之后以元組形式指定多個(gè)異常類，示例代碼如下：9.2.1使用try-except語(yǔ)句捕獲異常num_one=int(input("請(qǐng)輸入被除數(shù)："))num_two=int(input("請(qǐng)輸入除數(shù)："))try:print("結(jié)果為",num_one/num_two)exceptZeroDivisionErroraserror:print(“出錯(cuò)了，原因：",error)示例3.捕獲全部異常如果要捕獲程序中所有的異常，那么可以將except之后的異常類設(shè)置為Exception，或者省略不寫(xiě)任何異常類。需要注意的是，若是省略異常類，則except子句中將無(wú)法獲取異常的具體信息。示例代碼如下：9.2.1使用try-except語(yǔ)句捕獲異常try:num_one=int(input("請(qǐng)輸入被除數(shù)："))num_two=int(input("請(qǐng)輸入除數(shù)："))print("結(jié)果為",num_one/num_two)exceptExceptionaserror:print("出錯(cuò)了，原因：",error)示例

先定一個(gè)小目標(biāo)！掌握try-except-else語(yǔ)句的使用，能夠在else子句中添加沒(méi)有異常的處理代碼9.2.2try-except-else語(yǔ)句Python中try-except語(yǔ)句還可以與else子句聯(lián)合使用，組成結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的try-except-else語(yǔ)句。當(dāng)程序執(zhí)行try-except-else語(yǔ)句時(shí)，若try子句的代碼沒(méi)有產(chǎn)生任何異常，則會(huì)執(zhí)行else子句的代碼。try-except-else語(yǔ)句的語(yǔ)法格式如下：9.2.2try-except-else語(yǔ)句try:

可能出現(xiàn)異常的代碼except[異常類[as異常信息]]:

捕獲異常后的處理代碼else:

沒(méi)有異常的處理代碼語(yǔ)法格式無(wú)論程序是否成功捕獲處理了異常，else子句中的代碼都不會(huì)被執(zhí)行。這意味著只有程序在沒(méi)有異常發(fā)生時(shí)，else子句中的代碼才會(huì)執(zhí)行。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，else子句通常用于處理與異常處理相關(guān)的正常流程代碼，例如在處理完異常后繼續(xù)執(zhí)行其他操作，使異常處理邏輯和正常流程代碼能夠明確區(qū)分開(kāi)來(lái)。9.2.2try-except-else語(yǔ)句兩個(gè)數(shù)進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)，分別使用except子句和else子句處理除數(shù)為0和除數(shù)不為0的情況，示例代碼如下：first_num=int(input("請(qǐng)輸入被除數(shù)："))second_num=int(input("請(qǐng)輸入除數(shù)："))try:res=first_num/second_numexceptZeroDivisionErroraserror:print('異常原因：',error)else:print(res)示例9.2.2try-except-else語(yǔ)句

先定一個(gè)小目標(biāo)！掌握try-except-finally語(yǔ)句的使用，能夠在finally子句中添加釋放資源的代碼9.2.3try-except-finally語(yǔ)句Python中try-except語(yǔ)句還可以與finally子句聯(lián)合使用，組成結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的try-except-finally語(yǔ)句。當(dāng)程序執(zhí)行try-except-finally語(yǔ)句時(shí)，無(wú)論try子句的代碼有沒(méi)有出現(xiàn)異常，都會(huì)執(zhí)行finally子句的代碼。try-except-finally語(yǔ)句的語(yǔ)法格式如下：try:

可能出現(xiàn)異常的代碼except[異常類型[as異常信息]]:

捕獲異常后的處理代碼finally:

一定被執(zhí)行的代碼語(yǔ)法格式9.2.3try-except-finally語(yǔ)句無(wú)論try子句監(jiān)控的代碼是否出現(xiàn)異常，finally子句中的代碼都會(huì)被執(zhí)行，基于此種特性，finally子句一般用于預(yù)設(shè)資源的清理操作，比如關(guān)閉文件、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接、關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)連接等。例如，使用finally子句執(zhí)行關(guān)閉文件的操作，具體代碼如下：9.2.3try-except-finally語(yǔ)句file=open('test.txt',mode='r',encoding='utf-8')try:file.write("人生苦短，我用Python")exceptExceptionaserror:print("寫(xiě)入文件失敗",error)finally:file.close()print('文件已關(guān)閉')拋出異常9.3

先定一個(gè)小目標(biāo)！9.3.1使用raise語(yǔ)句拋出異常掌握raise語(yǔ)句的使用，能夠在程序中通過(guò)raise語(yǔ)句拋出異常9.3.1使用raise語(yǔ)句拋出異常Python程序中的異常不僅可以自動(dòng)觸發(fā)，還可以由開(kāi)發(fā)人員使用raise語(yǔ)句主動(dòng)引發(fā)異常。raise異常類

raise異常類對(duì)象

raise 語(yǔ)法格式以上3種格式都是通過(guò)raise語(yǔ)句拋出異常。第1種格式和第2種格式是對(duì)等的，都會(huì)拋出指定類型的異常，其中第1種格式會(huì)隱式創(chuàng)建一個(gè)該異常類型的對(duì)象，第2種形式會(huì)直接提供一個(gè)該異常類型的對(duì)象；第3種格式用于重新拋出剛剛發(fā)生的異常。1.使用異常類拋出異常使用“raise異常類”語(yǔ)句可以拋出該語(yǔ)句中異常類對(duì)應(yīng)的異常，示例代碼如下：9.3.1使用raise語(yǔ)句拋出異常raiseIndexError“raise異常類”語(yǔ)句在執(zhí)行時(shí)會(huì)先隱式地創(chuàng)建該語(yǔ)句中異常類的對(duì)象，然后才拋出異常。2.使用異常類對(duì)象拋出異常使用“raise異常類對(duì)象”語(yǔ)句可以拋出該語(yǔ)句中異常類對(duì)象對(duì)應(yīng)的異常，示例代碼如下：9.3.1使用raise語(yǔ)句拋出異常raiseIndexError()raise之后的“IndexError()”用于創(chuàng)建異常類對(duì)象，創(chuàng)建異常類對(duì)象時(shí)通過(guò)字符串指定異常的具體信息，示例代碼如下：raiseIndexError('索引超出范圍')#拋出異常及其具體信息3.重新拋出異常使用不帶任何參數(shù)的“raise”語(yǔ)句可以拋出剛剛發(fā)生過(guò)的異常，示例代碼如下：9.3.1使用raise語(yǔ)句拋出異常try:raiseIndexError('索引超出范圍')except:raisetry子句會(huì)捕獲raise語(yǔ)句拋出的異常，except子句會(huì)被執(zhí)行；except子句后的代碼又使用raise語(yǔ)句拋出剛剛發(fā)生的IndexError異常，最終程序因再次拋出異常而終止執(zhí)行。

先定一個(gè)小目標(biāo)！9.3.2使用assert語(yǔ)句拋出異常掌握assert斷言語(yǔ)句的使用，能夠在程序中通過(guò)assert語(yǔ)句拋出異常assert語(yǔ)句又稱為斷言語(yǔ)句，用于在程序運(yùn)行過(guò)程中檢查某些條件是否滿足。如果條件不滿足，assert語(yǔ)句會(huì)拋出一個(gè)AssertionError

異常中斷程序的執(zhí)行。assert語(yǔ)句的語(yǔ)法格式如下所示：assert表達(dá)式[,異常信息]語(yǔ)法格式以上語(yǔ)法格式的assert后面緊跟一個(gè)表達(dá)式，表達(dá)式的值為False時(shí)，assert語(yǔ)句會(huì)拋出AssertionError異常，值為True時(shí)不做任何操作。表達(dá)式之后的異常信息是可選的，用來(lái)說(shuō)明出現(xiàn)異常的原因。9.3.2使用assert語(yǔ)句拋出異常9.3.2使用assert語(yǔ)句拋出異常assert語(yǔ)句主要用于開(kāi)發(fā)和調(diào)試階段，用于在程序中插入斷言來(lái)驗(yàn)證開(kāi)發(fā)人員的假設(shè)和預(yù)期，并及早發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題和錯(cuò)誤。接下來(lái)，使用assert語(yǔ)句判斷用戶輸入的除數(shù)是否為0，示例代碼如下：num_one=int(input("請(qǐng)輸入被除數(shù)："))num_two=int(input("請(qǐng)輸入除數(shù)："))assertnum_two!=0,'除數(shù)不能為0'#assert語(yǔ)句判定num_two不等于0result=num_one/num_twoprint(num_one,'/',num_two,'=',result)

先定一個(gè)小目標(biāo)！9.3.3異常的傳遞了解異常的傳遞，能夠說(shuō)出異常傳遞的特點(diǎn)當(dāng)一個(gè)異常在程序中被拋出后，它會(huì)從觸發(fā)的位置開(kāi)始，沿著程序的執(zhí)行路徑逐級(jí)向上傳遞。如果在當(dāng)前執(zhí)行層沒(méi)有找到處理該異常的代碼，異常就會(huì)繼續(xù)向上傳遞。這一過(guò)程會(huì)持續(xù)進(jìn)行，直到找到能夠處理該異常的代碼或者到達(dá)程序的頂層。如果到達(dá)程序頂層后仍然沒(méi)有找到處理異常的地方，程序?qū)?huì)崩潰，并顯示出相應(yīng)的錯(cuò)誤信息。9.3.3異常的傳遞通過(guò)一個(gè)計(jì)算正方形面積的案例演示異常的傳遞過(guò)程，該案例的代碼有g(shù)et_width()、calc_area()與show_area()這三個(gè)函數(shù)，其中g(shù)et_width()函數(shù)用于獲取用戶輸入的正方形邊長(zhǎng)，calc_area()函數(shù)用于根據(jù)用戶輸入的邊長(zhǎng)計(jì)算正方形面積，show_area()函數(shù)用于輸出正方形的面積，具體代碼如下。使用remove()函數(shù)刪除文件a.txt的示例使用remove()函數(shù)刪除文件a.txt的示例defget_width():

print("get_width開(kāi)始執(zhí)行")num=int(input("請(qǐng)輸入除數(shù)："))width_len=10/num

print("get_width執(zhí)行結(jié)束")returnwidth_lendefcalc_area():

print("calc_area開(kāi)始執(zhí)行")width_len=get_width()print("calc_area執(zhí)行結(jié)束")returnwidth_len*width_lendefshow_area():

try:print("show_area開(kāi)始執(zhí)行")area_val=calc_area()print(f"正方形的面積是：{area_val}")print("show_area執(zhí)行結(jié)束")exceptZeroDivisionErrorase:print(f"捕捉到異常:{e}")show_area()9.3.3異常的傳遞在get_width()函數(shù)中，使用變量num接收用戶輸入的除數(shù)，通過(guò)語(yǔ)句width_len=10/num計(jì)算正方形的邊長(zhǎng)，如果num的值為0，那么會(huì)使程序產(chǎn)生異常ZeroDivisionError。因?yàn)間et_width()函數(shù)中并沒(méi)有捕獲處理異常的try-except語(yǔ)句，所以get_width()函數(shù)中產(chǎn)生的異常向上傳遞給calc_area()函數(shù)，而calc_area()函數(shù)中也沒(méi)有捕獲與處理異常的try-except語(yǔ)句，只能將異常繼續(xù)向上傳遞給show_area()函數(shù)。9.3.3異常的傳遞自定義列表9.4

先定一個(gè)小目標(biāo)！9.4自定義列表掌握自定義異常的方式，能夠在程序中自定義并處理異常9.4自定義列表雖然Python提供了許多內(nèi)置的異常類，但是在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題難以預(yù)料，有時(shí)我們需要自定義異常類，以滿足當(dāng)前程序的需求。例如，用戶在注冊(cè)賬戶時(shí)需要限定用戶名或密碼等信息的類型和長(zhǎng)度。自定義異常的方法比較簡(jiǎn)單，只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)繼承Exception類或Exception子類的類即可，類名一般以“Error”為結(jié)尾。9.4自定義列表通過(guò)一個(gè)用戶注冊(cè)密碼長(zhǎng)度限制的示例演示自定義異常。classShortInputError(Exception):def__init__(self,