错误和异常(1)

虽然在前面的学习中，已经遇到了错误和异常问题，但是一直没有很认真的研究它。现在来近距离观察错误和异常。

错误

python中的错误之一是语法错误(syntax errors)，比如：

>>> for i in range(10)
  File "<stdin>", line 1
    for i in range(10)
                     ^
SyntaxError: invalid syntax

上面那句话因为缺少冒号:，导致解释器无法解释，于是报错。这个报错行为是由python的语法分析器完成的，并且检测到了错误所在文件和行号（File "<stdin>", line 1），还以向上箭头^标识错误位置（后面缺少:），最后显示错误类型。

错误之二是在没有语法错误之后，会出现逻辑错误。逻辑错误可能会由于不完整或者不合法的输入导致，也可能是无法生成、计算等，或者是其它逻辑问题。

当python检测到一个错误时，解释器就无法继续执行下去，于是抛出异常。

异常

看一个异常（让0做分母了，这是小学生都相信会有异常的）：

>>> 1/0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

当python抛出异常的时候，首先有“跟踪记录(Traceback)”，还可以给它取一个更优雅的名字“回溯”。后面显示异常的详细信息。异常所在位置（文件、行、在某个模块）。

最后一行是错误类型以及导致异常的原因。

下表中列出常见的异常

为了能够深入理解，依次举例，展示异常的出现条件和结果。

NameError

>>> bar
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'bar' is not defined

python中变量需要初始化，即要赋值。虽然不需要像某些语言那样声明，但是要赋值先。因为变量相当于一个标签，要把它贴到对象上才有意义。

ZeroDivisionError

>>> 1/0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

貌似这样简单的错误时不会出现的，但在实际情境中，可能没有这么容易识别，所以，依然要小心为妙。

SyntaxError

>>> for i in range(10)
  File "<stdin>", line 1
    for i in range(10)
                     ^
SyntaxError: invalid syntax

这种错误发生在python代码编译的时候，当编译到这一句时，解释器不能讲代码转化为python字节码，就报错。只有改正才能继续。所以，它是在程序运行之前就会出现的（如果有错）。现在有不少编辑器都有语法校验功能，在你写代码的时候就能显示出语法的正误，这多少会对编程者有帮助。

IndexError

>>> a = [1,2,3]
>>> a[4]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

>>> d = {"python":"itdiffer.com"}
>>> d["java"]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'java'

这两个都属于“鸡蛋里面挑骨头”类型，一定得报错了。不过在编程实践中，特别是循环的时候，常常由于循环条件设置不合理出现这种类型的错误。

IOError

>>> f = open("foo")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IOError: [Errno 2] No such file or directory: 'foo'

如果你确认有文件，就一定要把路径写正确，因为你并没有告诉python对你的computer进行全身搜索，所以，python会按照你指定位置去找，找不到就异常。

AttributeError

>>> class A(object): pass
... 
>>> a = A()
>>> a.foo
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'A' object has no attribute 'foo'

属性不存在。这种错误前面多次见到。

其实，python内建的异常也不仅仅上面几个，上面只是列出常见的异常中的几个。比如还有：

>>> range("aaa")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: range() integer end argument expected, got str.

总之，如果读者在调试程序的时候遇到了异常，不要慌张，这是好事情，是python在帮助你修改错误。只要认真阅读异常信息，再用dir()，help()或者官方网站文档、google等来协助，一定能解决问题。

处理异常

在一段程序中，为了能够让程序健壮，必须要处理异常。举例：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

while 1:
    print "this is a division program."
    c = raw_input("input 'c' continue, otherwise logout:")
    if c == 'c':
        a = raw_input("first number:")
        b = raw_input("second number:")
        try:
            print float(a)/float(b)
            print "*************************"
        except ZeroDivisionError:
            print "The second number can't be zero!"
            print "*************************"
    else:
        break

运行这段程序，显示如下过程：

$ python 21601.py 
this is a division program.
input 'c' continue, otherwise logout:c
first number:5
second number:2
2.5
*************************
this is a division program.
input 'c' continue, otherwise logout:c
first number:5
second number:0
The second number can't be zero!
*************************
this is a division program.
input 'c' continue, otherwise logout:d
$

从运行情况看，当在第二个数，即除数为0时，程序并没有因为这个错误而停止，而是给用户一个友好的提示，让用户有机会改正错误。这完全得益于程序中“处理异常”的设置，如果没有“处理异常”，异常出现，就会导致程序终止。

处理异常的方式之一，使用try...except...。

对于上述程序，只看try和except部分，如果没有异常发生，except子句在try语句执行之后被忽略；如果try子句中有异常可，该部分的其它语句被忽略，直接跳到except部分，执行其后面指定的异常类型及其子句。

except后面也可以没有任何异常类型，即无异常参数。如果这样，不论try部分发生什么异常，都会执行except。

在except子句中，可以根据异常或者别的需要，进行更多的操作。比如：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

class Calculator(object):
    is_raise = False
    def calc(self, express):
        try:
            return eval(express)
        except ZeroDivisionError:
            if self.is_raise:
                print "zero can not be division."
            else:
                raise

在这里，应用了一个函数eval()，它的含义是：

eval(...)
    eval(source[, globals[, locals]]) -> value

    Evaluate the source in the context of globals and locals.
    The source may be a string representing a Python expression
    or a code object as returned by compile().
    The globals must be a dictionary and locals can be any mapping,
    defaulting to the current globals and locals.
    If only globals is given, locals defaults to it.

例如：

>>> eval("3+5")
8

另外，在except子句中，有一个raise，作为单独一个语句。它的含义是将异常信息抛出。并且，except子句用了一个判断语句，根据不同的情况确定走不同分支。

if __name__ == "__main__":
    c = Calculator()
    print c.calc("8/0")

这时候is_raise = False，则会：

$ python 21602.py 
Traceback (most recent call last):
  File "21602.py", line 17, in <module>
    print c.calc("8/0")
  File "21602.py", line 8, in calc
    return eval(express)
  File "<string>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

如果将is_raise的值改为True，就是这样了：

if __name__ == "__main__":
    c = Calculator()
    c.is_raise = True    #通过实例属性修改
    print c.calc("8/0")

运行结果：

$ python 21602.py 
zero can not be division.
None

最后的None是c.calc("8/0")的返回值，因为有print c.calc("8/0")，所以被打印出来。