《資料結構與算法：Python語言描述》一2.4Python異常

本節書摘來自華章出版社《資料結構與算法：python語言描述》一書中的第2章，第2.4節，作者 裘宗燕，更多章節内容可以通路雲栖社群“華章計算機”公衆号檢視

現在簡單介紹python異常與類的關系，語言内建的異常類層次結構，以及python語言如何利用面向對象的觀點組織異常處理過程。程式設計中有時需要自己定義異常（類型），如果需要這樣做，就應該選一個系統異常類，從它派生。

異常是python語言中的一套特殊的控制機制，主要用于支援錯誤的檢查和處理，也可以用于實作特殊的控制轉移。如果程式執行中發生異常，無論是解釋器發現的異常情況（例如除零或類型錯誤等），還是通過raise語句引發的異常，正常執行控制流立刻終止，解釋器轉入異常處理模式，查找能處理所發生異常的處理器。如果找不到相應的異常處理器，在互動解釋環境下，系統将在環境中輸出錯誤資訊，結束目前執行并回到系統的互動狀态，等待下一輸入。在直接執行方式下，目前程式直接終止。

程式運作中發生的每個異常都有特定的名字，如valueerror、typeerror、zerodivision-error等，解釋器根據發生的異常去查找處理器。python裡處理異常的結構是try語句。每個try語句可以帶有任意多個except子句，這種子句就是異常處理器，子句頭部用一個表達式描述它捕捉和處理的異常。

實際上，python的異常都是類（class），運作中産生異常就是生成相應類的執行個體對象，異常處理機制完全基于面向對象的概念和性質。全體内部異常類構成了一個樹形結構，所有異常類的基類是baseexception，其最主要的子類是exception，内置異常類都是這個類的直接或間接派生類。如果使用者需要定義異常，就應該從系統異常類中選擇一個合适的異常，從它派生出自己的異常類。例如：

最簡單的情況（很常見）隻是希望定義一種特殊異常，并不需要這種異常有什麼特殊功能（如上即是）。在這種情況下，選一個系統異常類派生自己的異常類，類體不需要定義任何屬性。但為了文法完整，可以在這裡寫一個pass語句。

如果運作中發生異常，查找相應處理器的工作由解釋器完成，這裡的工作方式也基于對象和類的關系。在一個except子句頭部可以列出一個或多個異常名（一般說，是表示異常類的表達式），列出多個異常名時需要采用括号括起的元組形式。列在except子句頭部的異常名表示本異常處理器準備捕捉和處理的異常。

運作中發生的異常與處理器的比對按面向對象的方式處理。假設運作中發生的異常是e，如果一個異常處理器頭部列有異常名e，且isinstance(e,e)為真，那麼這個處理器就能捕捉并處理異常e。舉例說，如果運作中引發了一個rationalerror異常，某個處理器頭部列出了rationalerror，或者valueerror，或者exception，該處理器都能捕捉這個異常。當然，比對valueerror的處理器還能捕捉和處理其他異常，比對exception的處理器能捕捉和處理各種主要異常。

運作中的異常可能發生在子產品層面的語句的執行中，更多情況是發生在某個函數的執行中。假設在函數f的執行中發生異常e，目前執行立即中斷，解釋器轉入異常處理模式，設法找到處理e的處理器。有關查找過程如下：

首先在發生異常的函數體裡查找處理器：

如果發生異常的語句位于一個try語句體裡，首先順序檢查這個try語句後部的各except子句，檢查是否存在能處理e的處理器。

如果發生異常的try語句的所有異常處理器都不能處理e，解釋器轉去檢視包圍着該try語句的外圍try語句（如果存在），檢查是否存在能與e比對的異常處理器。這個查找過程将在e發生的函數f裡逐層進行。

如果e不能在函數f裡處理，f的執行異常終止，e在函數f這次執行的調用點重新引發，導緻又一輪處理器查找工作。查找規則與上面一樣。

如果上面查找過程在某一步找到了與e比對的處理器，解釋器就轉去執行該except子句的體（異常處理器代碼）。執行完這段代碼後，解釋器回到正常執行模式，從該異常處理器所在的try語句之後繼續執行。

上述查找過程可能導緻函數一層層以異常方式退出，有可能一直退到目前子產品的最上層也沒有找到與之比對的處理器：

如果程式是在解釋器的互動方式下執行，python解釋器終止該子產品執行并回到互動狀态，輸出錯誤資訊後等待使用者的下一個指令。

如果程式是自主執行（或稱按批處理方式執行），該程式立即終止。

如果異常發生在主子產品的表層（不在任何函數裡），處理過程同樣如上所述。

在異常處理過程中還可能出現一些情況。例如，正在執行處理器代碼時又發生了新異常；或者進行中遇到某些特殊情況，需要引發新的異常。python語言裡還有關于這些情況的細節規定，這裡就不繼續讨論了。

python語言定義了一套标準異常類，它們都是baseexception的派生類，其最重要子類是exception，标準異常類都是exception的直接或間接派生類。

下面是一些常見異常，後面有些例子從其中一些異常派生自己的異常類：

這個圖并不完全，還有一些被分類為“警告”（warning）的異常等。