Python 例外狀況介紹，以及擲回和擷取 Python 例外狀況

Python 例外狀況

在 Python 中，所有例外狀況（表示例外狀況的類別）都需要繼承自BaseException或Exception，這包括 Python 的內建例外狀況，以及由開發人員定義的例外狀況。當然，只有少數 Python 例外狀況直接繼承自類別BaseException，比如，可導致 Python 解譯器（可以簡單的理解為 Python 的可執行檔案或程式）結束的例外狀況SystemExit，剩余 Python 例外狀況均繼承自類別Exception或類別Exception的衍生類別。

import sys


try:
	sys.exit()
except BaseException as e:
	# 例外狀況 SystemExit 將被擷取
	print(f'擷取到了例外狀況 {type(e)}')


# 下面的陳述式會被執行
print('sys.exit() 似乎沒有作用哦！')

擷取到了例外狀況 <class 'SystemExit'>
sys.exit() 似乎沒有作用哦！

自訂 Python 例外狀況

雖然 Python 已經提供了足夠多的內建例外狀況，但開發人員可能依然希望能夠自己定義他們，以完成一些特殊的業務邏輯，比如，定義一個名稱為NicknameError的例外狀況，用於說明使用者昵稱不正確的情況。這些自訂的 Python 例外狀況應該繼承自類別Exception或其衍生類別，而不是直接繼承BaseException，原因在於直接繼承自BaseException的例外狀況通常用於表示來自於系統的非正常情況。

無論是繼承自哪個類別，你所定義的 Python 例外狀況均擁有一個具有可變參數args的建構子，這表示可以使用任意的位置參數來建立 Python 例外狀況的執行個體。

# 定義一個新的例外狀況 NicknameError
class NicknameError(Exception):


	def __init__(self, *args):
		super().__init__(*args)
		# 將第一個和第二個位置參數作為使用者昵稱和提示資訊
		(nickname, msg) = args
		# 為例外狀況新增註解
		self.add_note(f'糟糕，昵稱“{nickname}”出問題了！{msg}')
		print(self.__notes__)


# 擲回例外狀況 NicknameError
raise NicknameError('Test', '不被允許的昵稱')

['糟糕，昵稱“Test”出問題了！不被允許的昵稱']
NicknameError: ('Test', '不被允許的昵稱')
糟糕，昵稱“Test”出問題了！不被允許的昵稱

使用 try…except 陳述式擷取處理 Python 例外狀況

對於可能引發例外狀況的 Python 程式碼，你可以使用try…except陳述式來擷取並處理例外狀況，只需要將這些 Python 程式碼放置在try陳述式之後，並使用except陳述式來比對例外狀況即可。

try:
    <try-block>
except <exception-1>:
    <except-block-1>
…
except <exception-N>:
    <except-block-N>

try-block 部分

try-block為可能會引發例外狀況的 Python 程式碼（需要使用空白字元進行縮排），當某個陳述式擲回例外狀況後，try-block中剩余的陳述式將不再被執行。

exception 部分

exception為用於比對特定例外狀況的運算式，需要給出一個或多個 Python 例外狀況型別，當被擲回的例外狀況或其基底類別屬於這些型別時，表示比對成功。

except-block 部分

except-block為處理例外狀況的程式碼（需要使用空白字元進行縮排），當被擲回的 Python 例外狀況與某一個except陳述式相符時，except陳述式對應的except-block部分的程式碼將被執行。

try:
	# 除數為 0 將引發例外狀況 ZeroDivisionError
	num = 1 / 0
except Exception:
	# Exception 是 ZeroDivisionError 的基底類別，這裏的程式碼會被執行
	print('比對到了例外狀況 ZeroDivisionError')
except ZeroDivisionError:
	print('無人問津！')

比對到了例外狀況 ZeroDivisionError

try:
	# 存取未定義的 undefined，將引發例外狀況 NameError
	print(undefined)
except IOError:
	# IOError 不是 NameError 的基底類別，這裏的程式碼不會執行
	print('出現了 IO 錯誤？不可能')

NameError: name 'undefined' is not defined

在 except 陳述式的相關程式碼中參考目前被處理的 Python 例外狀況

在except陳述式中，使用as關鍵字指定一個與被處理例外狀況繫結的識別碼（可將其簡單的視為 Python 變數），即可通過該識別碼在except陳述式相關的程式碼中存取被處理的 Python 例外狀況。比如，IOError as err，(TypeError,AttributeError) as e。

此外，在 3.11 或更高版本中，通過sys模組的exception函式，同樣可在except陳述式相關的程式碼中存取目前被處理的 Python 例外狀況。

import sys
# 該變數稍後會被刪除
err = 'error'


try:
	# 除數為 0 將引發例外狀況 ZeroDivisionError
	1 / 0
except ZeroDivisionError as err:
	# 通過識別碼 err 和 exception 函式取得的例外狀況物件相同
	print(sys.exception() == err)


print(sys.exception())
print(err)

True
None
…
NameError: name 'err' is not defined

使用 except 陳述式比對多個或任意型別的 Python 例外狀況

在多數情況下，一個except陳述式只處理一種特定型別的 Python 例外狀況，但這不排除一個except陳述式處理多種特定型別的例外狀況的可能，要完成此目標，你可以在exception部分使用元組包含多個例外狀況型別，比如，(TypeError,AttributeError)。

除了比對多個 Python 例外狀況型別，except陳述式同樣可以比對任意 Python 例外狀況型別，這需要你將exception部分留空，即不書寫任何運算式。

import random
import sys


try:
	# 從多個例外狀況中隨機選擇一個並引發
	errs = [TypeError, AttributeError, ZeroDivisionError, IndexError]
	err = errs[random.randint(0, 3)]
	raise err()
except (TypeError, AttributeError) as e:
	# 檢視例外狀況的具體型別
	print(f'例外狀況 {type(e)}')
except:
	# 既不是 TypeError 也不是 AttributeError 的例外狀況
	print(f'其他例外狀況 {type(sys.exception())}')

# 輸出結果是隨機的
其他例外狀況 <class 'IndexError'>

使用 try…except…else 陳述式處理沒有 Python 例外狀況被擲回（引發）的情況

被try…except陳述式包括的 Python 程式碼，可能會正確執行而不引發任何例外狀況，你可以使用try…except…else陳述式來處理這種情況，並將一部分try和except關鍵字之間的程式碼，轉移到else陳述式之後，這會使得被轉移的 Python 程式碼不再參與例外狀況的擷取，他們僅在沒有任何 Python 例外狀況被引發時執行。

try:
    <try-block>
except <exception-1>:
    <except-block-1>
…
except <exception-N>:
    <except-block-N>
else:
    <else-block>

else-block 部分

else-block為沒有 Python 例外狀況被引發時執行的程式碼（需要使用空白字元進行縮排）。

try:
	import random
	# 有一定的幾率引發例外狀況 Exception
	if random.randint(0, 1):
		raise Exception()
except:
	# 至少需要一個 except，才能書寫 else
	print('哎呀！一個錯誤')
else:
	# 僅在沒有例外狀況時執行
	print('居然沒有錯誤！')

# 輸出結果是隨機的
居然沒有錯誤！

def run():
	try:
		# 執行 return 將導致 else 陳述式被忽略
		return
	except:
		pass
	else:
		# 這裏的陳述式不會被執行
		print('太好了，沒有錯誤')


run()

使用 finally 陳述式完成 Python 例外狀況處理的清理工作

在處理 Python 例外狀況的過程中，一些程式碼需要始終被執行，無論是否有 Python 例外狀況被擲回，或 Python 例外狀況是否被處理。使用finally陳述式可以達成上述目標，該陳述式之後的程式碼通常與清理工作有關，比如，關閉開啟的檔案。

try:
    <try-block>
…
finally:
    <finally-block>

finally-block 部分

finally-block為始終被執行的 Python 程式碼（需要使用空白字元進行縮排）。

def show():
	try:
		# 傳回之前會執行 finally 中的程式碼
		return '一條訊息'
	finally:
		# 在真正傳回之前，這裏的程式碼將被執行
		print(f'在傳回之前執行！')


print(show())

在傳回之前執行！
一條訊息

def div(a, b):
	try:
		# 如果除數為 0，則引發例外狀況 ZeroDivisionError
		return a / b
	except ZeroDivisionError:
		# 這裏的傳回值將被忽略
		return 0
	finally:
		# 這裏是最終的傳回值
		return a / (b + 1)


print(div(2, 0))

2.0

使用 raise 陳述式擲回（引發）Python 例外狀況

使用 Python 提供的raise陳述式，開發人員可以主動擲回（引發）一個 Python 例外狀況，其基本的語法形式如下。

raise <exception>

exception 部分

exception是被擲回的 Python 例外狀況物件，或 Python 例外狀況型別。如果僅給出例外狀況型別，那麽將根據該型別隱含建立其對應的執行個體，比如，raise NameError的效果等同於raise NameError()。

try:
	# 擲回例外狀況 NameError
	raise NameError
except NameError:
	# 在比對例外狀況之後，重新將其擲回
	raise

NameError

def no_exception(r):
	try:
		# 引發例外狀況 AttributeError
		raise AttributeError()
	finally:
		if r:
			print('呼叫了 return 陳述式')
			# 這裏的 return 陳述式將導致未處理的例外狀況不被擲回
			return
		else:
			print('沒有呼叫 return 陳述式')


# 不會顯示錯誤資訊
no_exception(True)
# 會顯示錯誤資訊
no_exception(False)

呼叫了 return 陳述式
沒有呼叫 return 陳述式
…
AttributeError

try:
	# 擲回例外狀況 ValueError
	raise ValueError
except ValueError:
	# 擲回新的例外狀況 NameError，該例外狀況無法被處理
	raise NameError
finally:
	print('執行 finally 中的程式碼後，才能看到錯誤資訊')

執行 finally 中的程式碼後，才能看到錯誤資訊
…
ValueError
…
NameError

使用 raise…from 陳述式將已處理的 Python 例外狀況指定為原因

如果一個 Python 例外狀況已經被某個except陳述式處理，而該except陳述式的相關程式碼引發了新的例外狀況，那麽新的 Python 例外狀況的__context__變數，即例外狀況的內容，將指向已被處理的 Python 例外狀況，以表示他們之間的關聯。

try:
	try:
		# 引發例外狀況 ZeroDivisionError
		1 / 0
	except:
		# 處理 ZeroDivisionError 之後，引發新的例外狀況 ValueError
		raise ValueError
except Exception as err:
	print(f'{type(err)} 的 __context__ 的型別為 {type(err.__context__)}')

<class 'ValueError'> 的 __context__ 的型別為 <class 'ZeroDivisionError'>

如果新的 Python 例外狀況是通過raise…from陳述式引發，那麽你可以為新的 Python 例外狀況指定一個表示原因的例外狀況，這通常說明新的 Python 例外狀況是由該例外狀況導致的。

raise…from陳述式可以在其他位置使用，但如果位於except陳述式的相關程式碼中，那麽表示原因的例外狀況一般被指定為已被except處理的 Python 例外狀況。

raise <newexception> from <causeexception>

newexception 部分

newexception是被擲回的 Python 例外狀況物件，或 Python 例外狀況型別。如果僅給出例外狀況型別，那麽將根據該型別隱含建立其對應的執行個體，比如，raise RuntimeError from ValueError()的效果等同於raise RuntimeError() from ValueError()。

causeexception 部分

causeexception是表示原因的 Python 例外狀況物件，或 Python 例外狀況型別。如果僅給出例外狀況型別，那麽將根據該型別隱含建立其對應的執行個體，比如，raise RuntimeError() from ValueError的效果等同於raise RuntimeError() from ValueError()。

try:
	try:
		# 引發例外狀況 ZeroDivisionError
		1 / 0
	except:
		# 引發例外狀況 RuntimeError，但並未將 ZeroDivisionError 作為原因
		raise RuntimeError from ValueError
except Exception as err:
	print(type(err.__context__))
	print(type(err.__cause__))
	print(err.__suppress_context__)
	err.__suppress_context__ = False
	# 重新擲回例外狀況
	raise

<class 'ZeroDivisionError'>
<class 'ValueError'>
True
ValueError
…
The above exception was the direct cause of the following exception:
…
RuntimeError

try:
	try:
		# 引發例外狀況 ZeroDivisionError
		1 / 0
	except:
		# 引發例外狀況 RuntimeError，但將原因設定為 None
		raise RuntimeError from None
except Exception as err:
	print(type(err.__context__))
	print(err.__cause__)
	print(err.__suppress_context__)
	# 重新擲回例外狀況
	raise

<class 'ZeroDivisionError'>
None
True
…
RuntimeError

內容分類

程式碼

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