Python 断言和异常

Python 断言和异常

Python断言

断言是一种理智检查，当程序的测试完成，可以将其打开或关闭。断言的最简单方法就是把它比作raise-if语句(或更加准确，raise-if-not声明)。一个表达式进行测试，如果结果出现false，将引发异常。程序中常常放置断言来检查输入的有效与否，或在一个函数调用后检查有效的输出，其为assert关键字构成的语句。
assert语句
但它遇到一个断言语句，Python评估计算之后的表达式，希望是true。如果是表达式为false，Python触发AssertionError异常，其语法是：

assert Expression[, Arguments]

如果断言失败，Python使用ArgumentExpression作为AssetionError异常的参数，AssertionError可以被捕获，并用try-except语句处理，类似其他异常。但是如果没有处理它们，将终止改成程序并产生一个回溯。如下实例：

def kelvin_to_fahrenheit(temperature):
    assert temperature >= 0, "Colder than absolute zero!"
    return ((temperature-273)*1.8)+32


print(kelvin_to_fahrenheit(273))
print(kelvin_to_fahrenheit(505.78))
print(kelvin_to_fahrenheit(-5))

运行输出结果为：

32.0
451.00399999999996
Traceback (most recent call last):
  File "D:/PythonCode/basic knowledge/exceptions.py", line 8, in <module>
    print(kelvin_to_fahrenheit(-5))
  File "D:/PythonCode/basic knowledge/exceptions.py", line 2, in kelvin_to_fahrenheit
    assert temperature >= 0, "Colder than absolute zero!"
AssertionError: Colder than absolute zero!

Python 异常处理

Python提供的标准异常如下列表：

异常名称	描述
Exception	所有异常的基类
StopIteration	当一个迭代器的next()方法不能指向任何对象时引发
SystemExit	由sys.exit()函数引发
StandardError	除了StopIteration异常和SystemExit，所有内置异常的基类
ArithmeticError	数值计算所发生的所有异常的基类
OverflowError	当数字类型计算超过最高限额引发
FloatingPointError	当一个浮点运算失败时触发
ZeroDivisonError	当除运算或模零在所有数值类型运算时引发
AssertionError	断言语句失败的情况下引发
AttributeError	属性引用或赋值失败的情况下引发
EOFError	当从 raw_input() 与 input() 函数输入，到达文件末尾时触发
ImportError	当一个 import 语句失败时触发
KeyboardInterrupt	当用户中断程序执行，通常是通过按 Ctrl+c 引发
LookupError	所有查找错误基类
IndexError、KeyError	当在一个序列中没有找到一个索引时引发；当指定的键没有在字典中找到引发
NameError	当在局部或全局命名空间中找不到的标识引发
UnboundLocalError	试图访问在函数或方法的局部变量时引发，但没有值分配给它
EnvironmentError	Python环境之外发生的所有异常的基类。
IOError	当一个输入/输出操作失败，如打印语句或 open()函数试图打开不存在的文件时引发；操作系统相关的错误时引发
SyntaxError、IndentationError	当在Python语法错误引发；没有正确指定缩进引发
SystemError、SystemExit	当解释器发现一个内部问题，但遇到此错误时，Python解释器不退出引发；当Python解释器不使用sys.exit()函数引发。如果代码没有被处理，解释器会退出
ValueError	在内置函数对于数据类型，参数的有效类型时引发，但是参数指定了无效值
RuntimeError	当生成的错误不属于任何类别时引发
NotImplementedError	当要在继承的类来实现，抽象方法实际上没有实现时引发此异常

什么是异常
异常是一个事件，在程序的执行过程中扰乱程序的正常流程。一般来说，当Python程序遇到某种情况，它无法应付则会引发一个异常。

异常处理
我们可以使用try/except语句来捕捉异常，try/except语句用来检测try语句块中的异常，从而让except语句捕获异常信息并处理。如果我们不想在异常发生时程序结束，只需要在except里捕获它，其语法格式如下：

try:
    <statement>
except <name>:    
    <statement>
except <name>, <data>:
    <statement>
else:
    <statement>

try的工作原理，当开始一个try语句后，Python就在当前程序的上下文中做标记，这样当异常出现时，就可以回到这里，try子句先执行，接下来会发生什么依赖于执行时是否出现异常。

• 如果try后的语句执行时发生异常，Python就跳回到try并执行第一个匹配该异常的except子句，异常处理完毕，控制流就通过整个try语句(除非在处理异常时又引发新的异常)；
• 如果try后的语句里发生了异常，却没有匹配的except子句，异常将被递交到上层的try，或者到程序的最上层(这样将结束程序，并打印缺省的出错信息)；
• 如果try子句执行时没有发生异常，Python将执行else语句后的语句(如果有else的话)，然后控制流通过整个try语句；

以下实例，打开文件，在该文件中写入内容，并未发生异常：

try:
    fh = open("testfile.txt", "w", encoding="utf-8")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常！")
except IOError:
    print("Error：没有找到文件或读取文件失败！")
else:
    print("内容写入文件成功！")
    fh.close()

运行输出结果为：

内容写入文件成功！
# 查看文件内容
这是一个测试文件，用于测试异常！

以下实例，打开文件，在该文件中写入内容，但文件没有写入权限，发生了异常(Linux环境下)：

try:
    fh = open("testfile", "w")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
except IOError:
    print("Error: 没有找到文件或读取文件失败")
else:
    print("内容写入文件成功")
    fh.close()

在执行代码前为了测试方便，我们可以先去掉testfile.txt文件的写权限，命令如下：

chmod -w testfile.txt

在运行上面代码输出结果为：

Error: 没有找到文件或读取文件失败

使用except而不带任何异常类型
我们可以不带任何异常类型使用except，语法如下：

try
    正常的操作
    .................
except:
    发生异常，执行这部分代码
    .................
else:
    如果没有异常执行这部分代码

以上方式try-except语句捕获所有发生的异常，但是这不是一个好的方式，我们无法通过该程序识别出具体的异常信息，因为它捕获所有的异常。

使用except而带多种异常类型
我们可以使用相同的except语句来处理多个异常信息，如下所示：

try:
    正常的操作
   ......................
except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]]):
   发生以上多个异常中的一个，执行这块代码
   ......................
else:
    如果没有异常执行这块代码

try-finally语句
try-finally语句无论是否发生异常都将执行finally后的代码：

try:
<语句>
finally:
<语句>    #退出try时总会执行
raise

如下实例：

try:
    fh = open("testfile", "w")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
finally:
    print("Error: 没有找到文件或读取文件失败")

如果打开的文件没有可写权限，输出结果如下：

Error: 没有找到文件或读取文件失败

上面实例，也可以写成如下的方式：

try:
    fh = open("testfile", "w")
    try:
        fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
    finally:
        print("关闭文件")
        fh.close()
except IOError:
    print("Error: 没有找到文件或读取文件失败")

当在try块中抛出一个异常，立即执行finally代码块。finally块中的所有语句执行后，异常被再次触发，并执行except代码块。

异常的参数
一个异常可以带上参数，可以作为输出的异常信息参数，我们可以通过except语句来捕获异常的参数，如下所示：

try:
    正常的操作
   ......................
except ExceptionType, Argument:
    你可以在这输出 Argument 的值...

变量接受的异常值通常包含在异常的语句中。在元组的表单中变量可以接收一个或多个值。元组通常包含错误字符串，错误数字，错误位置。
以下为单个异常的实例：

def temp_convert(var):
    try:
        return int(var)
    except ValueError as argument:        #Python3
        print("参数没有包含数字
", argument)


temp_convert("abc")

运行输出结果为：

参数没有包含数字
invalid literal for int() with base 10: 'abc'

触发异常
我们可以使用raise语句自己触发异常，其语法格式如下：

raise [Exception [, args [, traceback]]]

语句中Exception是异常的类型(例如：NameError)参数标准异常中任一种，args是自己提供的异常参数。最后一个参数是可选的(实际中很少用)，如果存在，是跟踪异常对象。

实例：一个异常可以是字符串，类或对象。Python提供的内置异常，大多数都是实例化的类，这是一个类的的实例的参数，异常的定义非常简单，如下所示：

def function_name(level):
    if level < 1:
        raise Exception("Invalid level!", level)
        # 触发异常，后面的代码就不会再执行

注意：为了能够捕获异常，except语句必须用相同的异常来抛出类对象或字符串，例如：我们捕获上面异常，except语句如下所示：

try:
    正常逻辑
except Exception as err:
    触发自定义异常    
else:
    其余代码

如下实例：

def function_name(level):
    if level < 1:
        raise Exception("Invalid level!", level)
        # 触发异常，后面的代码就不会再执行


try:
    function_name(0)
except Exception as err:
    print(1, err)
else:
    print(2)

运行输出结果为：

1 ('Invalid level!', 0)

用户自定义异常
通过创建一个新的异常类，程序可以命名它们自己的异常。异常应该是典型的继承自Exception类，通过直接或间接的方式。以下为与RuntimeError相关的实例，实例中创建了一个类，基类为RuntimeError，用于在异常触发时输出更多的信息，在try语句块中，用户自定义的异常后执行except块语句，变量e用于创建NetworkError类的实例：

class NetworkError(RuntimeError):
    def __init__(self, arg):
        self.args = arg

在定义以上类后，我们可以触发该异常，如下所示：

try:
    raise NetworkError("Bad hostname")
except NetworkError as e:
    print(e.args)