python程序调试和异常处理

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python程序调试和异常处理

程序异常

        有时程序错误称为程序异常，相信每一位写程序的人一定会碰上程序错误，过去碰上这类情况将终止执行，同时出现错误信息，错误信息内容通常显示Traceback，然后列出异常报告。Python提供的功能可以让我们捕捉异常和撰写异常处理程序，当发生异常时被我们捕捉到则会去执行异常处理程序，然后程序可以继续执行。

设计一个程序异常

以一个除数为0的错误开始说明。

实例1

例子：def division(x, y):

                 return x / y

           print(division(10, 2))

           print(division(5, 0))

           print(division(6, 3))

执行结果：
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/mac/PycharmProjects/pythonProject/main.py", line 4, in <module>
    print(division(5, 0))
  File "C:/Users/mac/PycharmProjects/pythonProject/main.py", line 2, in division
    return x / y
ZeroDivisionError: division by zero
5.0

        上述程序在执行第3行时，一切还是正常。但是执行第4行，因为第2个参数是0，导致ZeroDivisionError: division by zero的错误，所以整个程序执行终止。其实对于上述程序而言，若是程序可以执行第5行，是可以正常得到执行结果的，可是程序第4行已经造成程序终止了，所以无法执行第5行。

撰写异常处理程序

try - except

        发生异常被捕捉时程序会执行异常处理程序，然后跳开异常位置，再继续往下执行。这时要使用try - except指令，它的语法格式如下：

try:

        指令                        # 预先设想可能引发错误异常的指令

except 异常对象1:          # 若以以上执行结果来说，异常对象就是指ZeroDivisionError

        异常处理程序1       # 通常是指出异常原因，方便修正

上述会执行try：下面的指令，如果正常则跳离except部分，如果指令异常，则检查此异常是否是异常对象所指的错误；如果是，代表异常被捕捉了，则执行此异常对象下面的异常处理程序。

重新设计实例1，增加异常处理程序

实例2

def division(x, y):

        try:

                return x / y

        except ZeroDivisionError:

                print("除数不可为0")

print(division(10, 2))

print(division(5, 0))

print(division(6, 3))

执行结果：

5.0
除数不可为0
None
2.0

        上述程序执行第6行时，会将参数（10，2）带入division()函数，由于执行try的指令的 “x/y” 没有问题，所以可以执行 “return x / y”，这是Python将跳过except的指令。当程序执行第7行时，会将参数（5，0）带入division()函数，由于执行try的指令的 “x / y” 产生了除数为0的ZeroDivisionError异常，这时Python会寻找是否有处理这类异常的except ZeroDivisionError存在，如果有就表示此异常被捕捉，就去执行相关的错误处理程序，此例是执行第5行，输出“除数不可为0”的错误。函数返回然后输出结果None，None是一个对象，表示结果不存在，最后返回程序第8行，继续执行相关指令。

        从上述案例可以看到，程序增加了try - except后，若是异常问题被except捕捉，则出现的异常信息比较好处理，同时不会有程序中断的情况发生。

        特别需要留意的是在try - except的使用中，如果在try：后面的指令产生异常，则这个异常不是我们设计的except异常对象，表示异常没被捕捉到，这时程序依旧会像实例1一样，直接出现错误信息，然后程序终止。

重新设计实例2，但在程序第9行使用字符呼叫除法运算，造成程序异常。

实例3

def division(x, y):

        try:

                return x / y

        except ZeroDivisionError:

                print("除数不可为0")

print(division(10, 2))

print(division('a', 'b'))

print(division(6, 3))

执行结果：

5.0
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/mac/PycharmProjects/pythonProject/main.py", line 7, in <module>
    print(division('a', 'b'))
  File "C:/Users/mac/PycharmProjects/pythonProject/main.py", line 3, in division
    return x / y
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

        由上述执行结果可以看到异常原因是TypeError，由于我们在程序中没有设计except TypeError的异常处理程序，所以程序会终止执行。要解决这类问题需要多设计一组try - except。

        扩充设计实例3，增加TypeError异常的捕捉

实例4

def division(x, y):

        try:

                return x / y

        except ZeroDivisionError:

                print("除数不可为0")

        except TypeError:

                print("除法数据型态不符")

print(division(10, 2))

print(division('a', 'b'))

print(division(6, 3))

执行结果：

5.0
除法数据型态不符
None
2.0

try - except - else

        Python在try - except中又增加了else指令，这个指令存放的主要目的是try内的指令正确时，可以执行else内的指令区块，我们可以将这部分指令区块称为正确处理程序，这样可以增加程序的可读性。语法格式如下：

try:

        指令

except 异常对象1:

        异常处理程序1

    else:

正确处理程序

使用try - except - else重新设计实例3

实例5

def division(x, y):

        try:

                ans = x / y

        except ZeroDivisionError:

                print("除数不可为0")

       else:

                return ans

print(division(10, 2))

print(division(5, 0))

print(division(6, 3))

执行结果：与实例2相同

找不到文档的错误FileNotFoundError

程序设计时经常发生的异常是打开文档时找不到文档，这是会有FileNotFoundError异常。

实例6

fn = 'data.txt'

try:

        with open(fn) as file_Obj:

                data = file_Obj.read()

except FileNotFoundError:

        print("找不到 %s 文档" % fn)

else:

        print(data)

执行结果：

找不到 data.txt 文档

常见的异常对象

finally

        Python的关键词finally的功能是和try配合使用，在try之后可以有except或else，这个finally关键词必须放在except和else之后，不论是否有异常发生，一定会执行这个finally内的程序代码。

try:

        指令

except 异常对象:

        异常处理程序

finally:

        一定会执行

这个功能主要是用在Python程序与数据库连接时，输出连接相关信息。

try - except - finally的应用，读者可以发现无论是否有异常，都会执行finally

实例7

def division(x, y):

        try:

                return x / y

        except:

                print("异常发生")

        finally:

                print("阶段任务完成")

print(division(10, 2),"\n")

print(division(5, 0),"\n")

print(division('a', 'b'),"\n")

print(division(6, 3),"\n")

执行结果：

阶段任务完成
5.0 

异常发生
阶段任务完成
None 

异常发生
阶段任务完成
None 

阶段任务完成
2.0 

        上述程序执行时，如果没有发生异常，则程序会先输出字符串“阶段任务完成”然后返回主程序，输出division()的返回值。如果程序有异常则会先输出字符串“异常发生”，再执行finally的程序代码输出字符串“阶段任务完成”，然后返回主程序输出“None”。