Python 中的错误和异常

本教程是 Python 官方网站上 《Tutorial》 部分文档的翻译，本文档与 官方文档授权一致。

到目前为止，我们还没有提到错误消息，但是如果你已经尝试过那些例子，你可能已经看过了一些错误消息。目前（至少）有两种可区分的错误：语法错误 和 异常。

1. 语法错误

语法错误又称解析错误，可能是你在学习 Python 时最容易遇到的错误：

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

解析器会输出出现语法错误的那一行，并显示一个“箭头”，指向这行里面检测到第一个错误。错误是由箭头指示的位置 上面 的 token 引起的（或者至少是在这里被检测出的）：在示例中，在 print() 这个函数中检测到了错误，因为在它前面少了个冒号 (':')。文件名和行号也会被输出，以便输入来自脚本文件时你能知道去哪检查。

2. 异常

即使语句或表达式在语法上是正确的，但在尝试执行时，它仍可能会引发错误。在执行时检测到的错误被称为异常，异常不一定会导致严重后果：你将很快学会如何在 Python 程序中处理它们。但是，大多数异常并不会被程序处理，此时会显示如下所示的错误信息：

>>> 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

错误信息的最后一行告诉我们程序遇到了什么类型的错误。异常有不同的类型，而其类型名称将会作为错误信息的一部分中打印出来：上述示例中的异常类型依次是：ZeroDivisionError，NameError 和 TypeError。作为异常类型打印的字符串是发生的内置异常的名称。对于所有内置异常都是如此，但对于用户定义的异常则不一定如此（虽然这是一个有用的规范）。标准的异常类型是内置的标识符（而不是保留关键字）。

这一行的剩下的部分根据异常类型及其原因提供详细信息。

错误信息的前一部分以堆栈回溯的形式显示发生异常时的上下文。通常它包含列出源代码行的堆栈回溯；但是它不会显示从标准输入中读取的行。

内置异常 列出了内置异常和它们的含义。

3. 处理异常

可以编写处理所选异常的程序。请看下面的例子，它会要求用户一直输入，直到输入的是一个有效的整数，但允许用户中断程序（使用 Control-C 或操作系统支持的其他操作）；请注意用户引起的中断可以通过引发 KeyboardInterrupt 异常来指示。:

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

try 语句的工作原理如下。

• 首先，执行 try 子句（try 和 except 关键字之间的（多行）语句）。

• 如果没有异常发生，则跳过 except 子句 并完成 try 语句的执行。

• 如果在执行 try 子句时发生了异常，则跳过该子句中剩下的部分。然后，如果异常的类型和 except 关键字后面的异常匹配，则执行 except 子句，然后继续执行 try 语句之后的代码。

• 如果发生的异常和 except 子句中指定的异常不匹配，则将其传递到外部的 try 语句中；如果没有找到处理程序，则它是一个 未处理异常，执行将停止并显示如上所示的消息。

一个 try 语句可能有多个 except 子句，以指定不同异常的处理程序。最多会执行一个处理程序。处理程序只处理相应的 try 子句中发生的异常，而不处理同一 try 语句内其他处理程序中的异常。一个 except 子句可以将多个异常命名为带括号的元组，例如：

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

如果发生的异常和 except 子句中的类是同一个类或者是它的基类，则异常和 except 子句中的类是兼容的（但反过来则不成立 --- 列出派生类的 except 子句与基类兼容）。例如，下面的代码将依次打印 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")

请注意如果 except 子句被颠倒（把 except B 放到第一个），它将打印 B，B，B --- 即第一个匹配的 except 子句被触发。

最后的 except 子句可以省略异常名，以用作通配符。但请谨慎使用，因为以这种方式很容易掩盖真正的编程错误！它还可用于打印错误消息，然后重新引发异常（同样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，在使用时必须放在所有的 except 子句后面。对于在 try 子句不引发异常时必须执行的代码来说很有用。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 子句比向 try 子句添加额外的代码要好，因为它避免了意外捕获由 try …… except 语句保护的代码未引发的异常。

发生异常时，它可能具有关联值，也称为异常 参数。参数的存在和类型取决于异常类型。

except 子句可以在异常名称后面指定一个变量。这个变量和一个异常实例绑定，它的参数存储在 instance.args 中。为了方便起见，异常实例定义了 __str__()，因此可以直接打印参数而无需引用 .args。也可以在抛出之前首先实例化异常，并根据需要向其添加任何属性。:

>>> 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

如果异常有参数，则它们将作为未处理异常的消息的最后一部分（'详细信息'）打印。

异常处理程序不仅处理 try 子句中遇到的异常，还处理 try 子句中调用（即使是间接地）的函数内部发生的异常。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

4. 抛出异常

raise 语句允许程序员强制发生指定的异常。例如：