Python的错误和异常处理

一、错误和异常

编程中出现的错误大致可以分为两类：错误和异常。

(一)错误

错误又可以分为两类：语法错误和逻辑错误。

1. 语法错误

语法错误又称解析错误，它是指在编写程序时，程序的语法不符合Python语言的规范，导致程序无法被正确解析。这种错误通常由拼写错误、缺少冒号、括号不配对、语句以及引号等引起。

例1 表达式括号不配对引发的语法错误。

图1 SyntaxError错误用例图

例1中，第一行中是括号不配对，第二行变量名为关键词，引发SyntaxError。

另外一切在编完程序到可以运行(通过编译)，或者说通过编译之前发生的错误都归结到这里。

例2 变量未定义就用于计算。

图1 NameError用例图

例2中，s += i，相当于s = s + i，变量s没有定义，导致s += i无法执行，引发NameError。

语法错误容易发现，改正前程序不能正常运行，系统会提供错误位置、错误类型和错误原因，用户可能根据这些信息修改错误。

2. 逻辑错误

逻辑错误是指程序的逻辑不正确，导致程序无法按照用户期望的方式执行，或程序的算法不符合题目给出的逻辑。

存在逻辑错误程序可以正常运行，但运行结果不正确。这种错误通常是由编程者的错误推理或理解偏差等引起的。比如已知三边求三角形面积，但程序却求的是周长等。

例3 求闰年。如果年份能被4整除，但不能被100整除，那么这一年就是闰年。如果年份能被100整除，但同时也能被400整除，那么这一年也是闰年。

程序可以正常运行，但逻辑关系中的逻辑运算符用错，导致结果不正确。如只不能被100整除都将输出“闰年”。逻辑正确的程序如下：

(二)异常

异常也称运行时错误，是指在程序语法和逻辑都没有错误的情况下，程序在运行时出现的错误，这种错误可能是由于编程者的疏忽、系统资源不足或者外部因素引起的。常见的运行时错误有除零错误、索引错误、名称错误、输入/输出错误等。大多数异常不会被程序处理，从而导致程序中断，抛出错误。

例4：两整数除法。

正常输入，如输入6和4，程序正常输出“6÷4=1.5”，如图2(a)所示；当输入字母，如r，程序会抛出“ValueError”错误，如图2(b)所示；当输入带小数点的数，如45.5，程序也会抛出“ValueError”错误，如图2(c)所示。

图2 例4异常类型

因此可以根据异常类型，结合出错原因，说明错误细节等进行异常的拦截与处理。

(三)异常的处理

常见内置异常码见表1，表中列出了内置异常码及其含义(描述)。

表1 常见内置异常码表

可以编写程序处理选定的异常。例5会要求用户一直输入内容，直到输入有效的整数。

例5 输入一个整数，直到输入正确为止。

当输入正确会进入异常处理，输入正确会break跳出“死”循环。

1. Python异常处理

在 Python 中，可以使用 try... except... else...finally 的方式来捕获异常并进行处理。其语法格式如下：

try:
    正常的操作    # 可能出现异常的代码块
except [异常类型]：
    发生异常，执行这块代码      # 如果在try部份引发了'异常类型'异常
except [异常类型，数据]:
    发生异常，执行这块代码      # 如果引发了'异常类型'异常，获得附加的数据
except[异常类型]:
    发生异常，执行这块代码
else:
    如果没有异常执行这块代码
finally:
    无论是否发生异常都将执行最后的代码

其中，try 语句块中的代码可能会出现异常，如果出现了指定类型的异常 ExceptionName，就会执行相应的 except 子句中的代码块。如果没有出现异常，那么 except 和 finally 子句都不会执行，但会执行else子句中的代码块。而 finally 子句中的代码块无论如何都会在 try 或 except 块执行完之后执行。

例5 除数为0的异常：

try:
    num1 = int(input('请输入第1个数：'))
    num2 = int(input('请输入第2个数：'))
    print(num1 / num2)
except ZeroDivisionError:
    print('第2个数不能为0！')

可拦截除零，但不能拦截非法输入。

多个except子句

try:
    num1 = int(input('请输入第1个数：'))
    num2 = int(input('请输入第2个数：'))
    print(num1 / num2)
except ValueError:
    print('请输入数字！')
except ZeroDivisionError:
    print('第2个数不能为0！')

既可以拦截除零，也可以拦截非法输入。

还可以不给except参数，空except捕捉所有异常，但区分不了异常。

try:
    num1 = int(input('请输入第1个数：'))
    num2 = int(input('请输入第2个数：'))
    print(num1 / num2)
except:
    print('出了问题！')

as语句捕捉异常原因

try:
   num1 = int(input('请输入第1个数：'))
   num2 = int(input('请输入第2个数：'))
   print(num1 / num2)
except Exception as err:
   print('出了问题！')
   print(err)      # 输出异常原因

也可以将多个异常码元组作为except参数，一个except块捕捉多个异常。

try:
    num1 = int(input('请输入第1个数：'))
    num2 = int(input('请输入第2个数：'))
    print(num1 / num2)
except (ValueError, ZeroDivisionError):
    print('无效输入！')