Python 中的錯誤和異常

Python 程序的執行過程中，當發生錯誤時會引起一個事件，該事件被稱為異常。例如：

• 如果程序中有語法錯誤，會產生 SyntaxError 類型的異常
• 執行除以 0 的運算，會產生 ZeroDivisionError 類型的異常
• 打開一個不存在的文件，會產生 IOError 類型的異常

編程中常見的異常類型總結如下：

1. ZeroDivisionError 的出現場景

進行除法運算時，要求被除數不能是 0，如果被除數是 0，則會產生異常，示例代碼如下：

>>> 100 / 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero

• 在第 4 行，因為被除數是 0，產生 ZeroDivisionError 類型的異常

2. AssertionError 的出現場景

編寫代碼時，常常需要在某些特定的位置做出一些假設，假設某些條件為真，Python 使用 assert 語句假設指定條件為真：

assert 布爾表達式

如果布爾表達式為真，assert 語句不做任何事情；如果布爾表達式為假，assert 語句拋出 AssertionError 類型的異常。

編寫一個程序 AssertionError.py，功能是計算列表前 n 項元素之和：

def calcSum(list, n):
    assert n <= len(list)

    sum = 0
    for i in range(n):
        sum += list[i]
    print('sum = %d' % sum)

list = [11, 22, 33, 44]    
calcSum(list, 3)
calcSum(list, 5)

• 在第 1 行，calcSum 計算列表 list 的前 n 項之和
• 在第 2 行，使用 assert 語句驗證參數 n 是否小于等于 list 的長度
  • 正常情況下，n 是小于等于 list 的長度
  • 如果 n 大于 list 的長度，則表示輸入參數 n 有錯誤
• 在第 9 行，創建一個長度為 4 的列表
  • 在第 10 行，傳遞參數 n 等于 3，是一個合法的參數
  • 在第 11 行，傳遞參數 n 等于 5，是一個非法的參數

程序輸出結果如下：

sum = 66
Traceback (most recent call last):
  File "AssertionError.py", line 11, in <module>
    calcSum(list, 5)
  File "AssertionError.py", line 2, in calcSum
    assert n <= len(list)
AssertionError

• 在第 1 行，輸出 sum = 66
  • calc(sum, 3) 計算列表前 3 項
  • 結果為 66
• 在第 7 行，輸出 AssertionError
  • calc(sum, 5) 計算列表前 5 項
  • 列表只有 4 項元素
  • 產生 AssertionError 類型的異常

3. AttributeError 的出現場景

Python 使用 object.property 的形式訪問對象的屬性，如果沒有定義指定名稱的屬性，則會拋出 AttributeError 類型的異常。

編寫程序 AttributeError.py，程序定義了類 Person，Person 包含有兩個屬性：name 和 age，代碼如下：

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

tom = Person('tom', 10)
print(tom.name)
print(tom.age)
print(tom.address)     

• 在第 1 行，定義類 Person，Person 包含有兩個屬性：name 和 age；
• 在第 6 行，實例化創建一個對象 tom；
  • 屬性 name 為 ‘tom’；
  • 屬性 age 為 10；
• 在第 7 行，訪問屬性 name ；
• 在第 8 行，訪問屬性 age；
• 在第 9 行，訪問屬性 address，在類 Person 中沒有定義該屬性。

程序輸出結果如下：

tom
10
Traceback (most recent call last):
  File "AttributeError.py", line 9, in <module>
    print(tom.address)
AttributeError: 'Person' object has no attribute 'address'

• 在第 1 行，輸出屬性 name 的值；
• 在第 2 行，輸出屬性 age 的值；
• 在第 1 行，屬性 address 不存在，產生 AttributeError 類型的異常。

4. FileNotFoundError 的出現場景

python 使用函數 open(path) 打開指定路徑的文件，如果文件不存在，則產生 FileNotFoundError 類型的異常，示例如下：

>> open('non-exist-file')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'non-exist-file'

• 在第 4 行，因為文件 non-exist-file 不存在，產生 FileNotFoundError 類型的異常。

5. ModuleNotFoundError 的出現場景

python 使用關鍵字 import module_name 打開導入名稱的模塊，如果模塊不存在，則產生 ModuleNotFoundError 類型的異常，示例如下：

>>> import non_exist_module
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ModuleNotFoundError: No module named 'non_exist_module'

• 在第 4 行，因為模塊 non_exist_file 不存在，產生 ModuleNotFoundError 類型的異常

6. IndexError 的出現場景

在 Python 使用 list[index] 的形式訪問列表 list 的指定位置的元素，要求 index:

• 大于等于 0
• 小于列表的長度

如果 index 不在合法范圍，則產生 IndexError 類型的異常。

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

• 在第 1 行，創建長度為 3 的列表；
  • 合法的 index 是 0、1、2；
• 在第 2 行，index 不在合法范圍；
  • 在第 5 行，產生 IndexError 類型的異常。

7. NameError 的出現場景

Python 在讀取變量時，要求變量必須已經定義。如果讀取一個尚未定義的變量，會產生 NameError 類型的異常。

>>> variable = 123
>>> print(varible)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'varible' is not defined

• 在第 1 行，創建變量 variable；
• 在第 2 行，此處將 variable 錯誤的拼寫成 varible；
  • 變量 varible 還沒有創建；
  • 在第 5 行，產生 NameError 類型的異常。

8. SyntaxError 的出現場景

Python 程序中出現語法錯誤時，會產生 SyntaxError 類型的異常。編寫程序 SyntaxError.py：

if 2>1
    print('2>1 is True')
    print('2>1 is False')

• 在第 1 行，有一處語法錯誤，在行尾缺少冒號 :

程序輸出結果如下：

  File "SyntaxError.py", line 1
    if 2>1
         ^
SyntaxError: invalid syntax

• 在第 1 行，File “SyntaxError.py”, line 1
  • 指明錯誤在文件 SyntaxError.py 中的第 1 行
• 在第 4 行，產生 SyntaxError 類型的異常

9. IndentationError 的出現場景

Python 程序中出現縮進的語法錯誤時，會產生 IndentationError 類型的異常。編寫程序 IndentationError.py：

if 2>1:
    print('2>1 is True')
  print('2>1 is False')

• 在第 2 行，縮進為 4 個空格
• 在第 3 行，縮進為 2 個空格

程序輸出結果如下：

  File "IndentationError.py", line 3
    print('2>1 is False')
                        ^
IndentationError: unindent does not match any outer indentation level

• 在第 4 行，輸出 IndentationError；
  • 源程序第 2 行的縮進為 2 個空格；
  • 源程序第 3 行的縮進為 4 個空格；
  • 兩者不匹配，產生 IndentationError 類型的異常。

11. Python 的標準異常類型總結

在上面的小節中講解了常見的異常類型，Python 中全部的標準的異常類型如下：