异常

try & except 块

写代码的时候，出现错误必不可免，即使代码没有问题，也可能遇到别的问题。

看下面这段代码：

import math

while True:
    text = input('> ')
    if text[0] == 'q':
        break
    x = float(text)
    y = math.log10(x)
    print "log10({0}) = {1}".format(x, y)

这段代码接收命令行的输入，当输入为数字时，计算它的对数并输出，直到输入值为 q 为止。

乍看没什么问题，然而当我们输入0或者负数时：

import math

while True:
    text = input('> ')
    if text[0] == 'q':
        break
    x = float(text)
    y = math.log10(x)
    print ("log10({0}) = {1}".format(x, y))

log10 函数会报错，因为不能接受非正值。

一旦报错，程序就会停止执行，如果不希望程序停止执行，那么我们可以添加一对 try & except：

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = math.log10(x)
        print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
    except ValueError:
        print "the value must be greater than 0"

一旦 try 块中的内容出现了异常，那么 try 块后面的内容会被忽略，Python会寻找 except 里面有没有对应的内容，如果找到，就执行对应的块，没有则抛出这个异常。

在上面的例子中，try 抛出的是 ValueError，except 中有对应的内容，所以这个异常被 except 捕捉到，程序可以继续执行：

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = math.log10(x)
        print ("log10({0}) = {1}".format(x, y))
    except ValueError:
        print ("the value must be greater than 0")

捕捉不同的错误类型

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = 1 / math.log10(x)
        print "log10({0}) = {1}".format(x, y)
    except ValueError:
        print "the value must be greater than 0"

假设我们将这里的 y 更改为 1 / math.log10(x)，此时输入 1：

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = 1 / math.log10(x)
        print ("log10({0}) = {1}".format(x, y))
    except ValueError:
        print ("the value must be greater than 0")

因为我们的 except 里面并没有 ZeroDivisionError，所以会抛出这个异常，我们可以通过两种方式解决这个问题：

捕捉所有异常

将except 的值改成 Exception 类，来捕获所有的异常。

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = 1 / math.log10(x)
        print ("1 / log10({0}) = {1}".format(x, y))
    except Exception:
        print ("invalid value")

指定特定值

这里，我们把 ZeroDivisionError 加入 except 。

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = 1 / math.log10(x)
        print ("1 / log10({0}) = {1}".format(x, y))
    except (ValueError, ZeroDivisionError):
        print ("invalid value")

或者另加处理：

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = 1 / math.log10(x)
        print ("1 / log10({0}) = {1}".format(x, y))
    except ValueError:
        print ("the value must be greater than 0")
    except ZeroDivisionError:
        print ("the value must not be 1")

事实上,我们还可以将这两种方式结合起来,用 Exception 来捕捉其他的错误：

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = 1 / math.log10(x)
        print ("1 / log10({0}) = {1}".format(x, y))
    except ValueError:
        print ("the value must be greater than 0")
    except ZeroDivisionError:
        print ("the value must not be 1")
    except Exception:
        print ("unexpected error")

得到异常的具体信息

在上面的例子中，当我们输入不能转换为浮点数的字符串时，它输出的是 the value must be greater than 0，这并没有反映出实际情况。

float('a')

为了得到异常的具体信息，我们将这个 ValueError 具现化：

import math

while True:
    try:
        text = input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = 1 / math.log10(x)
        print ("1 / log10({0}) = {1}".format(x, y))
    except ValueError as exc:
        if exc.message == "math domain error":
            print ("the value must be greater than 0")
        else:
            print ("could not convert '%s' to float" % text)
    except ZeroDivisionError:
        print ("the value must not be 1")
    except Exception as exc:
        print ("unexpected error:", exc.message)

同时，我们也将捕获的其他异常的信息显示出来。

这里，exc.message 显示的内容是异常对应的说明，例如

ValueError: could not convert string to float: a

对应的 message 是

could not convert string to float: a

当我们使用 except Exception 时，会捕获所有的 Exception 和它派生出来的子类，但不是所有的异常都是从 Exception 类派生出来的，可能会出现一些不能捕获的情况，因此，更加一般的做法是使用这样的形式：

try:
    pass
except:
    pass

这样不指定异常的类型会捕获所有的异常，但是这样的形式并不推荐。

自定义异常

异常是标准库中的类，这意味着我们可以自定义异常类：

class CommandError(ValueError):
    pass

这里我们定义了一个继承自 ValueError 的异常类，异常类一般接收一个字符串作为输入，并把这个字符串当作异常信息，例如：

valid_commands = {'start', 'stop', 'pause'}

while True:
    command = input('> ')
    if command.lower() not in valid_commands:
        raise CommandError('Invalid commmand: %s' % command)

我们使用 raise 关键词来抛出异常。

我们可以使用 try/except 块来捕捉这个异常：

valid_commands = {'start', 'stop', 'pause'}

while True:
    command = input('> ')
    try:
        if command.lower() not in valid_commands:
            raise CommandError('Invalid commmand: %s' % command)
    except CommandError:
        print ('Bad command string: "%s"' % command)

由于 CommandError 继承自 ValueError，我们也可以使用 except ValueError 来捕获这个异常。

finally

try/catch 块还有一个可选的关键词 finally。

不管 try 块有没有异常， finally 块的内容总是会被执行，而且会在抛出异常前执行，因此可以用来作为安全保证，比如确保打开的文件被关闭。。

try:
    print (1)
finally:
    print ('finally was called.')

1
finally was called.

在抛出异常前执行：

try:
    print (1 / 0)
finally:
    print ('finally was called.')

finally was called.

    ---------------------------------------------------------------------------

    ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)

    <ipython-input-20-b1710967a0a4> in <module>
          1 try:
    ----> 2     print (1 / 0)
          3 finally:
          4     print ('finally was called.')
    

    ZeroDivisionError: division by zero

如果异常被捕获了，在最后执行：

try:
    print (1 / 0)
except ZeroDivisionError:
    print ('divide by 0.')
finally:
    print ('finally was called.')

divide by 0.
finally was called.