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當我們用Python編程的時候，常常會出現很多錯誤，大多數是語法錯誤，當然也有一些語義錯誤。例如，我就經常忘記在if語句後面加冒號，然後運行的時候就會報錯如下所示。
>>> if 5 % 2 == 1
File "<stdin>", line 1
if 5 % 2 == 1
^
SyntaxError: invalid syntax
如果我們使用Pycharm等IDE來寫代碼的時候，這種低級的語法錯誤會被IDE用紅色波浪線標註出來，會比較方便我們解決這些錯誤。
但是，除了這些錯誤，我們寫Python代碼的時候也很可能包含一些邏輯上的錯誤，例如TypeError就是我們經常遇到的一種錯誤，它表示數據類型不匹配。
>>> "This year is " + 2020 + "."
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str
例如上述代碼從字面上理解是字符串的拼接，但是由於2020它是int整型，而不是一個字符串，不能應用於字符串的拼接。所以產生了TypeError異常。這種在Python代碼執行過程中發生的非語法錯誤被稱爲異常。接下來，本文將介紹如何優雅地在Python中處理異常以及拋出異常。
異常處理的基本形式
處理異常的標準方法就是使用try...except語句。這一點其實比較類似於Java中的try...catch語句，事實上，大部分語言都有類似的捕捉異常的方法。
通常來說，可能產生異常的代碼應該被try語句囊括進去，如果報異常的就會立即停止try語句中的剩餘代碼，並執行except語句中的代碼。
我們可以看一個簡單示例
>>> # Declare a function that can handle ZeroDivisionError
>>> def divide_twelve(number):
... try:
... print(f"Result: {12/number}")
... except ZeroDivisionError:
... print("You can't divide 12 by zero.")
...
>>> # Use the function
>>> divide_twelve(6)
Result: 2.0
>>> divide_twelve(0)
You can't divide 12 by zero.
我們都知道0不能做分母，因此在上述代碼中，當0爲分母時就產生了一個異常。於是就執行except語句中的代碼了。
爲什麼要處理異常？
爲什麼要處理異常？因爲未經處理的異常會直接中斷Python程序的運行，舉個例子，假如我們部署一個Python寫的網站，其中一個用戶的操作觸發了某個Bug，導致程序產生了異常，Web服務就會直接被終止，所有用戶都不能訪問使用了，這顯然會造成巨大損失。
>>> # Define a function without handling
>>> def division_no_handle(x):
... print(f"Result: {20/x}")
... print("division_no_handle completes running")
...
>>> # Define a function with handling
>>> def division_handle(x):
... try:
... print(f"Result: {20/x}")
... except ZeroDivisionError:
... print("You can't divide a number with zero.")
... print("division_handle completes running")
...
>>> # Call the functions
>>> division_handle(0)
You can't divide a number with zero.
division_handle completes running
>>> division_no_handle(0)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 2, in division_no_handle
ZeroDivisionError: division by zero
通過上面的代碼，我們也可以發現，當我們調用division_handle(0)時，由於異常得到了處理，程序還能繼續運行，但是，當我們調用沒有處理異常的division_no_handle(0)時，程序就直接中斷了。
變量分配
我們可以將異常賦值給一個變量，從而進一步瞭解該異常的相關信息，方便對該異常進行處理。例如在下面代碼中，我們可以將處理後的TypeError異常賦值給變量e，並將其打印出來。
>>> # A function that show error's detail
>>> def concat_messages(x, y):
... try:
... print(f"{x + y}")
... except TypeError as e:
... print(f"Argument Error: {e}")
...
>>> # Call the function
>>> concat_messages("Hello, ", 2020)
Argument Error: can only concatenate str (not "int") to str
當然，我們也可以一次捕捉多個異常，我們將可能的異常包裝在一個元組中，如下面的代碼片段中所示。當我們調用函數時，我們分別觸發ValueError和ZeroDivisionError。可以看到兩種異常都被捕獲到了
>>> # A function that handles multiple exceptions
>>> def divide_six(number):
... try:
... formatted_number = int(number)
... result = 6/formatted_number
... except (ValueError, ZeroDivisionError) as e:
... print(f"Error {type(e)}: {e}")
...
>>> # Use the function
>>> divide_six("six")
Error <class 'ValueError'>: invalid literal for int() with base 10: 'six'
>>> divide_six(0)
Error <class 'ZeroDivisionError'>: division by zero
異常處理語句
1，多異常語句
事實上，我們可以通過多個except子句來處理多個異常，每個子句都處理一些特定的異常。如下所示。
>>> # A function that has multiple except clauses
>>> def divide_six(number):
... try:
... formatted_number = int(number)
... result = 6/formatted_number
... except ValueError:
... print("This is a ValueError")
... except ZeroDivisionError:
... print("This is a ZeroDivisionError")
...
>>> # Use the function
>>> divide_six("six")
This is a ValueError
>>> divide_six(0)
This is a ZeroDivisionError
2，else語句
我們也可以在try ... except代碼塊中使用else子句。不過需要注意的是，else子句需要出現在except子句之後。只有當try子句完成而沒有引發任何異常時，else子句中的代碼纔會運行。如下例所示。
>>> # A function that has an else clause
>>> def divide_eight(number):
... try:
... result = 8/number
... except:
... print("divide_eight has an error")
... else:
... print(f"Result: {result}")
...
>>> # Use the function
>>> divide_eight(0)
divide_eight has an error
>>> divide_eight(4)
Result: 2.0
3，finally語句
finally子句放在塊的最末尾，將在整個try…except塊完成之後運行。只需要記住，無論是否產生異常，finally子句都會被執行就可以了，寫法和else語句是一樣的。
拋出異常
前面我們學習了使用try ... except塊來處理Python中異常，接下來我們來看看拋出異常（產生）異常的基本形式。
>>> # Raise exceptions
>>> raise Exception
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
Exception
>>> raise NameError
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError
>>> raise ValueError()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError
如上所示，Python中使用raise關鍵字（Java中是throw關鍵字）後面跟上異常類（例如Exception，NameError）的方式來拋出異常。我們還可以使用異常類構造函數來創建實例，例如ValueError()。這兩種用法沒有區別，前者只是後者使用構造函數的語法糖。
1，自定義異常信息
我們還可以提供有關我們提出的異常的其他信息。最簡單的方法是使用異常類構造函數，幷包含適用的錯誤消息來創建實例。如下所示：
>>> raise ValueError("You can't divide something with zero.")
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: You can't divide something with zero.
>>> raise NameError("It's silly to make this mistake.")
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: It's silly to make this mistake.
2，再拋出異常
如圖所示，所有異常都會在被捕獲時進行處理。但是，有可能我們可以重新拋出異常並將異常傳遞給外部範圍，以查看是否可以處理該異常。
當我們編寫涉及嵌套結構的複雜代碼時（例如，一個函數調用另一個函數，該函數可能會調用另一個函數），此功能會更加有用。通過再拋出異常，我們可以決定在哪裏處理特定異常。當然，根據具體情況確定處理特定異常的確切位置。我們先來看一些代碼：
>>> # Define two functions with one calling the other
>>> def cast_number(number_text, to_raise):
... try:
... int(number_text)
... except:
... print("Failed to cast")
... if to_raise:
... print("Re-raise the exception")
... raise
...
>>> def run_cast_number(number_text, to_raise):
... try:
... cast_number(number_text, to_raise)
... except:
... print("Handled in run_cast_number")
...
>>> # Use the functions
>>> run_cast_number("six", False)
Failed to cast
>>> run_cast_number("six", True)
Failed to cast
Re-raise the exception
Handled in run_cast_number
在上面的代碼中，我們有兩個函數，其中run_cast_number調用另一個函數cast_number。我們使用字符串兩次調用該函數，這兩個函數都會導致異常，因此將顯示消息“ Fasted to cast”，因爲該異常是在cast_number函數中處理的。但是，第二次調用函數，我們要求cast_number函數重新引發異常，以便except子句在run_cast_number函數中運行。
3，用戶自定義異常
在許多情況下，我們可以使用內置的異常來幫助我們在項目中引發和處理異常。但是，Python使我們可以靈活地創建自己的自定義異常類。也就是說，我們需要將一個類聲明爲內置Exception類的子類。
>>> # Define a custom exception class
>>> class FileExtensionError(Exception):
... def __init__(self, filename, desired_ext):
... self.filename = filename
... self.desired_ext = desired_ext
... def __str__(self):
... return f"File {self.filename} should have the extension: {self.desired_ext}."
...
>>> # Raise custom exceptions
>>> raise FileExtensionError
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: __init__() missing 2 required positional arguments: 'filename' and 'desired_ext'
>>> raise FileExtensionError("test.xls", "csv")
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
__main__.FileExtensionError: File test.xls should have the extension: csv.
如上所示，我們創建了一個名爲FileExtensionError的自定義異常類。當我們拋出這個異常時，僅使用類名是行不通的。相反，我們應該通過爲構造方法設置兩個位置參數來實例化此異常。通過實現__str__方法，我們可以看到自定義異常消息。換句話說，異常消息是通過調用str()函數生成的。
4, 何時應該拋出異常
一般來說，當代碼可能會在某些情況下會報錯無法執行時，就應該拋出異常。
最後，再次安利一下我的公衆號「HackDev」，會定期分享一些Python相關知識。
