Python快速编程入门（第3版） 课件 第9章 异常

第9章异常《Python快速编程入门（第3版））》学习目标/Target了解异常，能够说出异常的概念以及异常信息的组成部分掌握try-except语句的使用，能够在程序中通过try-except语句捕获与处理异常掌握try-except-else语句的使用，能够在else子句中添加没有异常的处理代码熟悉异常类，能够说出常见的异常类型及其含义掌握try-except-finally语句的使用，能够在finally子句中添加释放资源的代码学习目标/Target掌握raise语句的使用，能够在程序中通过raise语句抛出异常了解异常的传递，能够说出异常传递的特点掌握自定义异常的方式，能够在程序中自定义并处理异常掌握assert断言语句的使用，能够在程序中通过assert语句抛出异常章节概述/Summary在现实生活中，我们经常会遇到各种突发情况，比如航班延误、火车晚点等，而在程序中同样不可避免地会出现异常，比如试图打开一个不存在的文件、访问未定义的变量等。开发人员需要辨别程序的异常，明确这些异常是源于程序本身的设计问题，还是由外界环境的变化引起，以便有针对性地处理异常。为了帮助开发人员处理异常，Python提供了功能强大的异常处理机制。本章将针对异常的相关内容进行详细地讲解。目录/Contents010203异常概述异常捕获语句抛出异常04自定义异常05实训案例异常概述9.1

先定一个小目标！了解异常，能够说出异常的概念以及异常信息的组成部分9.1.1认识异常9.1.1认识异常异常是在程序运行期间发生的错误，意外或不正常情况，可能是由于外部环境、不正确的输入、无效的操作或其他因素引起的。如果一个程序在运行的过程中出现异常，并且没有对异常进行处理，那么此时解释器会采用默认方式处理异常，即终止程序并给出相应的异常信息。9.1.1认识异常异常信息中通常包含异常代码所在行号、异常的类型和异常的描述信息。下面以四则运算的程序为例介绍异常信息，现有一个四则运算的程序，该程序中在进行除法操作时并没有处理除数为0的情况，具体代码如下：defcalculate(operation,num1,num2):ifoperation=="+":returnnum1+num2elifoperation=="-":returnnum1-num2elifoperation=="*":returnnum1*num2elifoperation=="/":returnnum1/num2else:return"无效的运算符"expression=input("请输入运算式（例如2+3）：")expression_list=expression.split()num1=int(expression_list[0])operation=expression_list[1]num2=int(expression_list[2])result=calculate(operation,num1,num2)print("运算结果：",result)9.1.1认识异常异常信息提供了有关发生错误位置、错误类型和错误原因的详细描述，通过阅读异常信息，可以了解导致程序出现异常的具体原因，进而采取适当措施解决或处理异常情况，使程序变得更加健壮和可靠。

先定一个小目标！熟悉异常类，能够说出常见的异常类型及其含义9.1.2异常类9.1.2异常类Python程序运行出错时产生的每个异常类型都对应一个类，程序运行时出现的异常大多继承自Exception类，Exception类又继承了BaseException基类。BaseException类是所有异常类型的基类，它派生了四个子类，分别是Exception、KeyboardInterrupt、GeneratorExit和SystemExit，其中Exception是所有内置的、非系统退出的异常的基类；KeyboardInterrupt是用户中断执行时会产生的异常；GeneratorExit表示生成器退出异常；SystemExit表示Python解释器退出异常。1.NameErrorNameError是程序中使用了未定义的变量时会引发的异常。NameError异常通常发生在以下几种情况：（1）在使用变量之前，没有对变量进行赋值。（2）使用一个未导入的模块或未定义的函数名或类名。（3）在函数内部访问全局变量，但全局变量还没有被赋值。例如，访问一个未定义过的变量test，具体代码如下：9.1.2异常类print(test)示例2.IndexErrorIndexError是程序中使用了超出序列范围的索引时引发的异常。当使用索引访问列表、元组、字符串这几种序列类型的元素时，如果指定的索引超出了序列的范围，就会导致程序引发IndexError异常。例如，定义一个空列表num_list，访问该列表中索引为0的元素，具体代码如下：9.1.2异常类num_list=[]print(num_list[0])示例3.AttributeErrorAttributeError是使用对象访问不存在的属性或者调用不存在的方法时引发的异常。例如，Car类中动态地添加了两个属性color和brand，使用Car类的对象依次访问color、brand属性，以及不存在的name属性，具体代码如下：9.1.2异常类classCar(object):passcar=Car()car.color="红色"car.brand='兰博基尼'print(car.color)print(car.brand)print()示例4.FileNotFoundErrorFileNotFoundError是未找到指定文件或目录时引发的异常。例如，打开一个本地不存在的文件，具体代码如下：9.1.2异常类file=open("test.txt")示例异常捕获语句9.2

先定一个小目标！9.2.1使用try-except语句捕获异常掌握try-except语句的使用，能够在程序中通过try-except语句捕获与处理异常try-except语句是基本的异常捕获语句，用于捕获和处理程序可能发生的异常，以避免程序意外终止运行。try-except语句的基本语法格式如下：try:

可能出现异常的代码except[异常类[as异常信息]]:

捕获异常后的处理代码语法格式以上语法格式中，try子句之后为可能出错的代码，也就是需要被监控的代码；except子句中可以指定异常类，若指定了异常类，该子句只对与指定异常类匹配的异常进行捕获，否则将捕获try子句中产生的所有异常。except子句中的as关键字用于将捕获到的异常信息赋值给一个变量，as及其后面的异常信息可以省略。except子句后的代码是捕获异常后的处理代码。9.2.1使用try-except语句捕获异常值得一提的是，在except子句后面可以添加多个except子句，每个except子句用于捕获不同类型的异常，实现更精细化的异常处理。当程序监控到异常时，会按照顺序逐个查找与该异常类型匹配的except子句。9.2.1使用try-except语句捕获异常9.2.1使用try-except语句捕获异常try-except语句的执行过程为：优先执行try子句中的代码。若try子句中的代码没有出现异常，则会忽略except子句而继续向下执行；若try子句中的代码出现异常，则会忽略try子句的剩余代码，转而执行except子句：若try子句出现的异常类型与except子句中指定的异常类型匹配，则执行except子句中的代码，否则按默认的方式终止程序的运行。1.捕获单个异常捕获单个异常的方式比较简单，只需要在except子句之后指定捕获的单个异常类即可，示例代码如下：num_one=int(input("请输入被除数："))num_two=int(input("请输入除数："))try:print("结果为",num_one/num_two)exceptZeroDivisionError:print("出错了")示例9.2.1使用try-except语句捕获异常为了明确知道异常产生的原因，这里可以在异常类型之后使用关键字as来获取异常的具体信息，修改后的代码如下：9.2.1使用try-except语句捕获异常num_one=int(input("请输入被除数："))num_two=int(input("请输入除数："))try:print("结果为",num_one/num_two)exceptZeroDivisionErroraserror:print(“出错了，原因：",error)示例2.捕获多个异常捕获多个异常的实现方式比较多样，既可以通过多个except子句完成，也可以通过一个except子句完成。若通过一个except子句完成，则需要在关键字except之后以元组形式指定多个异常类，示例代码如下：9.2.1使用try-except语句捕获异常num_one=int(input("请输入被除数："))num_two=int(input("请输入除数："))try:print("结果为",num_one/num_two)exceptZeroDivisionErroraserror:print(“出错了，原因：",error)示例3.捕获全部异常如果要捕获程序中所有的异常，那么可以将except之后的异常类设置为Exception，或者省略不写任何异常类。需要注意的是，若是省略异常类，则except子句中将无法获取异常的具体信息。示例代码如下：9.2.1使用try-except语句捕获异常try:num_one=int(input("请输入被除数："))num_two=int(input("请输入除数："))print("结果为",num_one/num_two)exceptExceptionaserror:print("出错了，原因：",error)示例

先定一个小目标！掌握try-except-else语句的使用，能够在else子句中添加没有异常的处理代码9.2.2try-except-else语句Python中try-except语句还可以与else子句联合使用，组成结构更加复杂的try-except-else语句。当程序执行try-except-else语句时，若try子句的代码没有产生任何异常，则会执行else子句的代码。try-except-else语句的语法格式如下：9.2.2try-except-else语句try:

可能出现异常的代码except[异常类[as异常信息]]:

捕获异常后的处理代码else:

没有异常的处理代码语法格式无论程序是否成功捕获处理了异常，else子句中的代码都不会被执行。这意味着只有程序在没有异常发生时，else子句中的代码才会执行。根据这个特点，else子句通常用于处理与异常处理相关的正常流程代码，例如在处理完异常后继续执行其他操作，使异常处理逻辑和正常流程代码能够明确区分开来。9.2.2try-except-else语句两个数进行除法运算时，分别使用except子句和else子句处理除数为0和除数不为0的情况，示例代码如下：first_num=int(input("请输入被除数："))second_num=int(input("请输入除数："))try:res=first_num/second_numexceptZeroDivisionErroraserror:print('异常原因：',error)else:print(res)示例9.2.2try-except-else语句

先定一个小目标！掌握try-except-finally语句的使用，能够在finally子句中添加释放资源的代码9.2.3try-except-finally语句Python中try-except语句还可以与finally子句联合使用，组成结构更加复杂的try-except-finally语句。当程序执行try-except-finally语句时，无论try子句的代码有没有出现异常，都会执行finally子句的代码。try-except-finally语句的语法格式如下：try:

可能出现异常的代码except[异常类型[as异常信息]]:

捕获异常后的处理代码finally:

一定被执行的代码语法格式9.2.3try-except-finally语句无论try子句监控的代码是否出现异常，finally子句中的代码都会被执行，基于此种特性，finally子句一般用于预设资源的清理操作，比如关闭文件、关闭网络连接、关闭数据库连接等。例如，使用finally子句执行关闭文件的操作，具体代码如下：9.2.3try-except-finally语句file=open('test.txt',mode='r',encoding='utf-8')try:file.write("人生苦短，我用Python")exceptExceptionaserror:print("写入文件失败",error)finally:file.close()print('文件已关闭')抛出异常9.3

先定一个小目标！9.3.1使用raise语句抛出异常掌握raise语句的使用，能够在程序中通过raise语句抛出异常9.3.1使用raise语句抛出异常Python程序中的异常不仅可以自动触发，还可以由开发人员使用raise语句主动引发异常。raise异常类

raise异常类对象

raise 语法格式以上3种格式都是通过raise语句抛出异常。第1种格式和第2种格式是对等的，都会抛出指定类型的异常，其中第1种格式会隐式创建一个该异常类型的对象，第2种形式会直接提供一个该异常类型的对象；第3种格式用于重新抛出刚刚发生的异常。1.使用异常类抛出异常使用“raise异常类”语句可以抛出该语句中异常类对应的异常，示例代码如下：9.3.1使用raise语句抛出异常raiseIndexError“raise异常类”语句在执行时会先隐式地创建该语句中异常类的对象，然后才抛出异常。2.使用异常类对象抛出异常使用“raise异常类对象”语句可以抛出该语句中异常类对象对应的异常，示例代码如下：9.3.1使用raise语句抛出异常raiseIndexError()raise之后的“IndexError()”用于创建异常类对象，创建异常类对象时通过字符串指定异常的具体信息，示例代码如下：raiseIndexError('索引超出范围')#抛出异常及其具体信息3.重新抛出异常使用不带任何参数的“raise”语句可以抛出刚刚发生过的异常，示例代码如下：9.3.1使用raise语句抛出异常try:raiseIndexError('索引超出范围')except:raisetry子句会捕获raise语句抛出的异常，except子句会被执行；except子句后的代码又使用raise语句抛出刚刚发生的IndexError异常，最终程序因再次抛出异常而终止执行。

先定一个小目标！9.3.2使用assert语句抛出异常掌握assert断言语句的使用，能够在程序中通过assert语句抛出异常assert语句又称为断言语句，用于在程序运行过程中检查某些条件是否满足。如果条件不满足，assert语句会抛出一个AssertionError

异常中断程序的执行。assert语句的语法格式如下所示：assert表达式[,异常信息]语法格式以上语法格式的assert后面紧跟一个表达式，表达式的值为False时，assert语句会抛出AssertionError异常，值为True时不做任何操作。表达式之后的异常信息是可选的，用来说明出现异常的原因。9.3.2使用assert语句抛出异常9.3.2使用assert语句抛出异常assert语句主要用于开发和调试阶段，用于在程序中插入断言来验证开发人员的假设和预期，并及早发现潜在的问题和错误。接下来，使用assert语句判断用户输入的除数是否为0，示例代码如下：num_one=int(input("请输入被除数："))num_two=int(input("请输入除数："))assertnum_two!=0,'除数不能为0'#assert语句判定num_two不等于0result=num_one/num_twoprint(num_one,'/',num_two,'=',result)

先定一个小目标！9.3.3异常的传递了解异常的传递，能够说出异常传递的特点当一个异常在程序中被抛出后，它会从触发的位置开始，沿着程序的执行路径逐级向上传递。如果在当前执行层没有找到处理该异常的代码，异常就会继续向上传递。这一过程会持续进行，直到找到能够处理该异常的代码或者到达程序的顶层。如果到达程序顶层后仍然没有找到处理异常的地方，程序将会崩溃，并显示出相应的错误信息。9.3.3异常的传递通过一个计算正方形面积的案例演示异常的传递过程，该案例的代码有get_width()、calc_area()与show_area()这三个函数，其中get_width()函数用于获取用户输入的正方形边长，calc_area()函数用于根据用户输入的边长计算正方形面积，show_area()函数用于输出正方形的面积，具体代码如下。使用remove()函数删除文件a.txt的示例使用remove()函数删除文件a.txt的示例defget_width():

print("get_width开始执行")num=int(input("请输入除数："))width_len=10/num

print("get_width执行结束")returnwidth_lendefcalc_area():

print("calc_area开始执行")width_len=get_width()print("calc_area执行结束")returnwidth_len*width_lendefshow_area():

try:print("show_area开始执行")area_val=calc_area()print(f"正方形的面积是：{area_val}")print("show_area执行结束")exceptZeroDivisionErrorase:print(f"捕捉到异常:{e}")show_area()9.3.3异常的传递在get_width()函数中，使用变量num接收用户输入的除数，通过语句width_len=10/num计算正方形的边长，如果num的值为0，那么会使程序产生异常ZeroDivisionError。因为get_width()函数中并没有捕获处理异常的try-except语句，所以get_width()函数中产生的异常向上传递给calc_area()函数，而calc_area()函数中也没有捕获与处理异常的try-except语句，只能将异常继续向上传递给show_area()函数。9.3.3异常的传递自定义列表9.4

先定一个小目标！9.4自定义列表掌握自定义异常的方式，能够在程序中自定义并处理异常9.4自定义列表虽然Python提供了许多内置的异常类，但是在实际开发过程中可能出现的问题难以预料，有时我们需要自定义异常类，以满足当前程序的需求。例如，用户在注册账户时需要限定用户名或密码等信息的类型和长度。自定义异常的方法比较简单，只需要创建一个继承Exception类或Exception子类的类即可，类名一般以“Error”为结尾。9.4自定义列表通过一个用户注册密码长度限制的示例演示自定义异常。classShortInputError(Exception):def__init__(self,