异常

当你的程序中出现异常情况时，就会发生异常（exception）。例如，如果你要读取一个文件但文件不存在怎么办？或者如果程序运行时你不小心删除了它怎么办？这些情况使用异常来处理。

类似地，如果你的程序中有一些无效的语句怎么办？这由 Python 来处理，它会举手示意（raise）并告诉你有一个错误。^raises

错误

考虑一个简单的 print 函数调用。如果我们把 print 拼写成了 Print 怎么办？注意大小写。在这种情况下，Python 会抛出一个语法错误。

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

观察到一个 NameError 被抛出，并且打印了检测到错误的位置。这就是这个错误的错误处理器所做的事情。

异常

我们将尝试从用户那里读取输入。输入下面的第一行并按回车键。当你的计算机提示你输入时，在 Mac 上按 [ctrl-d] 或在 Windows 上按 [ctrl-z]，看看会发生什么。（如果你使用的是 Windows 并且两个选项都不起作用，你可以在命令提示符中尝试 [ctrl-c] 来生成一个 KeyboardInterrupt 错误）。

>>> s = input('Enter something --> ')
Enter something --> Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
EOFError

Python 抛出了一个名为 EOFError 的错误，这基本上意味着它在没有预期的情况下发现了一个文件结束（end of file）符号（由 ctrl-d 表示）。

处理异常

我们可以使用 try..except 语句来处理异常。基本上，我们将通常的语句放在 try 块中，将所有错误处理器放在 except 块中。

示例（保存为 exceptions_handle.py）：

try:
    text = input('Enter something --> ')
except EOFError:
    print('Why did you do an EOF on me?')
except KeyboardInterrupt:
    print('You cancelled the operation.')
else:
    print('You entered {}'.format(text))

输出：

# Press ctrl + d
$ python exceptions_handle.py
Enter something --> Why did you do an EOF on me?

# Press ctrl + c
$ python exceptions_handle.py
Enter something --> ^CYou cancelled the operation.

$ python exceptions_handle.py
Enter something --> No exceptions
You entered No exceptions

工作原理

我们将所有可能引发异常/错误的语句放在 try 块中，然后在 except 子句/块中为相应的错误/异常放置处理器。except 子句可以处理单个指定的错误或异常，或者一个括号括起来的错误/异常列表。如果没有提供错误或异常的名称，它将处理所有错误和异常。

注意每个 try 子句必须至少关联一个 except 子句。否则，有 try 块有什么意义呢？

如果任何错误或异常没有被处理，那么将调用默认的 Python 处理器，它只是停止程序的执行并打印错误消息。我们在上面已经看到了这种情况。

你还可以有一个与 try..except 块关联的 else 子句。如果没有发生异常，则执行 else 子句。

在下一个例子中，我们还将看到如何获取异常对象，以便我们可以检索额外的信息。

抛出异常

你可以使用 raise 语句通过提供错误/异常的名称和要抛出的异常对象来抛出异常。

你可以抛出的错误或异常应该是一个类，它必须直接或间接地是 Exception 类的派生类。

示例（保存为 exceptions_raise.py）：

class ShortInputException(Exception):
    '''A user-defined exception class.'''
    def __init__(self, length, atleast):
        Exception.__init__(self)
        self.length = length
        self.atleast = atleast

try:
    text = input('Enter something --> ')
    if len(text) < 3:
        raise ShortInputException(len(text), 3)
    # Other work can continue as usual here
except EOFError:
    print('Why did you do an EOF on me?')
except ShortInputException as ex:
    print(('ShortInputException: The input was ' +
           '{0} long, expected at least {1}')
          .format(ex.length, ex.atleast))
else:
    print('No exception was raised.')

输出：

$ python exceptions_raise.py
Enter something --> a
ShortInputException: The input was 1 long, expected at least 3

$ python exceptions_raise.py
Enter something --> abc
No exception was raised.

工作原理

在这里，我们创建了自己的异常类型。这个新的异常类型叫做 ShortInputException。它有两个字段——length 是给定输入的长度，atleast 是程序期望的最小长度。

在 except 子句中，我们提到错误的类将被存储 as 变量名来保存相应的错误/异常对象。这类似于函数调用中的参数和实参。在这个特定的 except 子句中，我们使用异常对象的 length 和 atleast 字段向用户打印适当的消息。

Try ... Finally

假设你在程序中读取一个文件。你如何确保无论是否引发异常，文件对象都被正确关闭？这可以使用 finally 块来完成。

将此程序保存为 exceptions_finally.py：

import sys
import time

f = None
try:
    f = open("poem.txt")
    # Our usual file-reading idiom
    while True:
        line = f.readline()
        if len(line) == 0:
            break
        print(line, end='')
        sys.stdout.flush()
        print("Press ctrl+c now")
        # To make sure it runs for a while
        time.sleep(2)
except IOError:
    print("Could not find file poem.txt")
except KeyboardInterrupt:
    print("!! You cancelled the reading from the file.")
finally:
    if f:
        f.close()
    print("(Cleaning up: Closed the file)")

输出：

$ python exceptions_finally.py
Programming is fun
Press ctrl+c now
^C!! You cancelled the reading from the file.
(Cleaning up: Closed the file)

工作原理

我们做的是通常的文件读取操作，但我们使用 time.sleep 函数在打印每一行之后任意地休眠 2 秒，使程序运行缓慢（Python 本身运行速度非常快）。当程序仍在运行时，按 ctrl + c 来中断/取消程序。

观察到 KeyboardInterrupt 异常被抛出，程序退出。然而，在程序退出之前，finally 子句被执行，文件对象总是被关闭。

注意，被赋值为 0 或 None 的变量，或者是空序列或集合的变量，被 Python 认为是 False。这就是为什么我们可以在上面的代码中使用 if f:。

还要注意我们在 print 之后使用了 sys.stdout.flush()，以便它立即打印到屏幕上。

with 语句

在 try 块中获取资源，然后在 finally 块中释放资源是一种常见的模式。因此，还有一个 with 语句，可以以简洁的方式实现这一点：

保存为 exceptions_using_with.py：

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

工作原理

输出应该与前面的例子相同。这里的区别在于我们使用 open 函数配合 with 语句——我们将文件的关闭留给 with open 自动处理。

幕后发生的事情是 with 语句使用了一个协议。它获取 open 语句返回的对象，在这种情况下我们称之为 "thefile"。

它总是在开始其下的代码块之前调用 thefile.__enter__ 函数，并在完成代码块之后总是调用 thefile.__exit__。

因此，我们本来会写在 finally 块中的代码应该由 __exit__ 方法自动处理。这就是帮助我们避免反复使用显式的 try..finally 语句的原因。

关于这个主题的更多讨论超出了本书的范围，请参阅 PEP 343 获取全面的解释。

小结

我们讨论了 try..except 和 try..finally 语句的使用。我们还学习了如何创建自己的异常类型以及如何抛出异常。

接下来，我们将探索 Python 标准库。

^raises. 译者注：原文 "raises its hands" 是一个双关语——既表示"举手示意（报告问题）"，又是 Python 中 raise（抛出异常）的语义来源。 ↩