【Python基础】09、Python异

一、python异常

1、Python异常

python运行时发生错误称作异常

语法错误：软件的结构上有错误而导致不能被解释器解释或不能被编译器编译

逻辑错误：由于不完整或不合法的输入所致，也可能是逻辑无法生成、计算或者输出结果需要的过程无法执行等

Python异常是一个对象，表示错误或意外情况

在Python检测到一个错误时，将触发一个异常

        Python可以通过异常传导机制传递一个异常对象，发出一个异常情况出现的信号

        程序员也可以在代码中手动触发异常

Python异常也可以理解为：程序出现了错误而在正常控制流以外采取的行为

第一阶段：解释器触发异常，此时当前程序流将被打断

第二阶段：异常处理，如忽略非致命性错误、减轻错误带来的影响等

2、异常的功用

错误处理

      Python的默认处理：停止程序，打印错误消息

      使用try语句处理异常并从异常中恢复

事件通知

       用于发出有效状态信号

特殊情况处理

       无法调整代码去处理的场景

终止行为

       try/finally语句可确保执行必需的结束处理机制

非常规控制流程

        异常是一种高级跳转(goto)机制

3、检测和处理异常

异常通过try语句来检测

       任何在try语句块里的代码都会被监测，以检查有无异常发生

try语句主要有两种形式：

      try-except：检测和处理异常

             可以有多个except

             支持使用else子句处理没有探测异常的执行的代码

      try-finally：仅检查异常并做一些必要的清理工作

             仅能有一个finally

try语句的复合形式

       try-except-finally

二、try语句

1、try-except 语句

定义了进行异常监控的一段代码，并且提供了处理异常的机制

语法：

            try:

                   try_suite                           #触发异常

            except Exception[, reason]:    #Execption 异常类型， reason是自定义的变量捕获触发此错误的原因

                   except_suite       #触发错误后的操作        

例子

In [1]: xj
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-7e8eb9fe7515> in <module>()
----> 1 xj

NameError: name 'xj' is not defined           #异常类型：触发此异常的原因

In [2]: f1=open("/tmp/a.txt","r")
---------------------------------------------------------------------------
IOError                                   Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-0c148cacb126> in <module>()
----> 1 f1=open("/tmp/a.txt","r")

IOError: [Errno 2] No such file or directory: '/tmp/a.txt'


In [5]: try:
    open("/tmp/a.txt","r")
except IOError,rs:
    print "Could not open file /tmp/a.txt",rs
   ...:     
Could not open file /tmp/a.txt [Errno 2] No such file or directory: '/tmp/a.txt'

try语句可以带多个except子句，还可以有一个可选的else子句，语法格式如下

      try:

            try_suite

      except Exception1[, reason]:

            suite_exception1

      except (Exception2, Exception3, …)[,reason]:           #一次捕获多个异常时要定义为元组

            suite_

            …

      except:                    #空except语句用于捕获一切异常

            suite_

     else:

           else_suite

except分句个数没有限制，但else只能有一个

没有异常发生时，else分句才会执行

没有符合的except分句时，异常会向上传递到程序中的之前进入的try中或者到进程的顶层

2、try-finally 语句

无论异常是否发生，finally子句都会执行

       常用于定义必需进行的清理动作，如关闭文件或断开服务器连接 等

finally中的所有代码执行完毕后会继续向上一层引发异常

语法

try:

      try_suite

finally:

      finally_suite

3、try-except except-else else-finally 语句

语法：

try:

     try_suite

except Exception1:

     suite1_exception1

except (Exception2, Exception3):

      suite23_exception23

…

else:

      else_suite

finally:

      finally_suite

可以替换为在try-finally语句中嵌套try-except语句的形式

4、自定义异常

raise语句可显式触发异常

      raise [SomeException [, args [, traceback]]]

            SomeException: 可选，异常的类型（不能自定义，选一个已存在的异常类型），仅能使用字符串、类或实例

            args: 可选，以元组的形式传递给异常的参数

            traceback: 可选，异常触发时新生成的一个用于异常-正常化的跟踪记录，多用于重新引发异常时

In [7]: def CrossProduct(seq1,seq2):
   ...:     if not seq1 or not seq2:
   ...:         raise ValueError,"Sequence argements must be non-empty"  
   ...:     return [(x1,x2) for x1 in seq1 for x2 in seq2]
   ...: 
   
   
In [13]: l1=[1,2,3]

In [14]: l2=[a,b,c]

In [15]: l2=["a","b","c"]

In [16]: CrossProduct(l1,l2)
Out[16]: 
[(1, 'a'),
 (1, 'b'),
 (1, 'c'),
 (2, 'a'),
 (2, 'b'),
 (2, 'c'),
 (3, 'a'),
 (3, 'b'),
 (3, 'c')]
 
 In [19]: CrossProduct(s1,s2)
---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-19-98cbc2c76b89> in <module>()
----> 1 CrossProduct(s1,s2)

<ipython-input-7-02dabd570938> in CrossProduct(seq1, seq2)
      1 def CrossProduct(seq1,seq2):
      2     if not seq1 or not seq2:
----> 3         raise ValueError,"Sequence argements must be non-empty"
      4     return [(x1,x2) for x1 in seq1 for x2 in seq2]
      5 

ValueError: Sequence argements must be non-empty

三、异常对象

1、异常对象

Python异常是内置的经典类Exception的子类的实例

      为了向后兼容，Python还允许使用字符串或任何经典类实例

      Python2.5之后，Exception是从BaseException继承的新式类

Python自身引发的所有异常都是Exception的子类的实例

大多的标准异常都是由StandardError派生的，其有3个抽象的子类

ArithmeticError

      由于算术错误而引发的异常基类

      OverflowError, ZeroDivisionError, FloatingPointError

LookupError

      容器在接收到一个无效键或索引时引发的异常的基类

      IndexError, KeyError

EnvironmentError

     由于外部原因而导致的异常的基类

      IOError, OSError, WindowsError

In [2]: type(Exception)
Out[2]: type

In [5]: type(BaseException)
Out[5]: type

2、标准异常类

AssertionError

      断言语句失败

AttributeError

       属性引用或赋值失效

FloatingPointError

        浮点型运算失败

IOError

       I/O操作失败

ImportError

       import语句不能找到要导入的模块，或者不能找到该模块特别请求的名称

IndentationError

         解析器遇到了一个由于错误的缩进而引发的语法错误

IndexError

         用来索引序列的整数超出了范围

KeyError

         用来索引映射的键不在映射中

KeyboardInterrupt

        用户按了中断键(Ctrl+c, Ctrl+Break或Delete键)

MemoryError

        运算耗尽内存

NameError

        引用了一个不存在的变量名

NotImplementedError

       由抽象基类引发的异常，用于指示一个具体的子类必须覆盖一个方法

OSError

       由模块os中的函数引发的异常，用来指示平台相关的错误

OverflowError

       整数运算的结果太大导致溢出

SyntaxError

        语法错误

SystemError

        Python本身或某些扩展模块中的内部错误

TypeError

        对某对象执行了不支持的操作

UnboundLocalError

         引用未绑定值的本地变量

UnicodeError

          在Unicode的字符串之间进行转换时发生的错误

ValueError

          应用于某个对象的操作或函数，这个对象具有正确的类型，但确有不适 当的值

WindowsError

          模块os中的函数引发的异常，用来指示与Windows相关的错误

ZeroDivisionError

           除数为0

3、自定义异常类

自定义异常和多重继承

       较有效的方法是从自定义异常类和标准异常类进行多重继承，例 如

      class CustomAttributeError(CustomException, AttributeError): 

            pass

标准库中使用的其它异常

       Python标准库中的许多模块都定义了自己的异常类，如socket中的socket.error

                等同于自定义的异常类

4、assert语句

assert语句用于在程序中引入调试代码

   assert condition[, expression]

         如果condition条件满足，则assert不做任何操作

         如果condition条件不满足，则assert使用expression作为参数实例化AssertionError并引发结果

注意：

       如果运行Python时使用了-O优化选项，则assert将是一个空操作：编译器不为assert语句生成代码

       运行Python时不使用-O选项，则__debug__内置变量为True， 否则其值为False

assert语句相当于下面的代码

if __debug__:

       if not condition:

              raise AssertionError, <expression>

In [14]: assert 1==1

In [15]: assert 1==2
---------------------------------------------------------------------------
AssertionError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-15-a174714cc486> in <module>()
----> 1 assert 1==2

AssertionError: 


In [17]: assert 1==2,"sb"
---------------------------------------------------------------------------
AssertionError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-17-ad988d3359bb> in <module>()
----> 1 assert 1==2,"sb"

AssertionError: sb

四、python执行环境

1、python解释器环境与选项

python [options] [-c cmd| filename | - ] [args]

python解释器环境变量

五、Python代码的测试、调试与探查

1、Python文档字符串

       如果函数、类或模块的第一行是一个字符串，这个字符串就称为文档字符串(docstrings)

内置函数help()或对象的默认方法__doc__可以显示这些文档字符串

In [34]: def Sum(num1,num2):
   ....:     '''the sumary of num1 and num2.
   ....:     >>> Sum(2,5)
   ....:     7
   ....:     >>> Sum(12,77)
   ....:     89
   ....:     '''
   ....:     return num1+num2
   ....: 
   
In [45]: Sum.__doc__
Out[45]: 'the sumary of num1 and num2.\n    >>> Sum(2,5)\n    7\n    >>> Sum(12,77)\n    89\n    '

In [46]: help(Sum）

Help on function Sum in module __main__:

Sum(num1, num2)
    the sumary of num1 and num2.
    >>> Sum(2,5)
    7
    >>> Sum(12,77)
    89
(END)

2、doctest模块

       doctest模块允许在文档字符串内嵌入注释以显示各种语句的期望行为，尤其是函数和方法的结果

                此处的文档字符串看起来如同一个交互式shell会话

                可用于测试文档是否与程序主体保持同步，或基于文档对程序本 身做测试

如果文档字串中的结果与预期结果不一致，测试会显示出错的结果信息

创建可自测试的模块

在模块的尾部添加如下代码即可

if __name__ == ‘__main__’:

     import doctest

    doctest.testmod()

此类模块在python解释器中直接运行时即能进行自我测试

unittest