Python 断言和异常

Python断言

断言是一种理智检查，当程序的测试完成，可以将其打开或关闭。断言的最简单方法就是把它比作raise-if语句(或更加准确，raise-if-not声明)。一个表达式进行测试，如果结果出现false，将引发异常。程序中常常放置断言来检查输入的有效与否，或在一个函数调用后检查有效的输出，其为assert关键字构成的语句。
assert语句
但它遇到一个断言语句，Python评估计算之后的表达式，希望是true。如果是表达式为false，Python触发AssertionError异常，其语法是：

assert Expression[, Arguments]

如果断言失败，Python使用ArgumentExpression作为AssetionError异常的参数，AssertionError可以被捕获，并用try-except语句处理，类似其他异常。但是如果没有处理它们，将终止改成程序并产生一个回溯。如下实例：

def kelvin_to_fahrenheit(temperature):
    assert temperature >= 0, "Colder than absolute zero!"
    return ((temperature-273)*1.8)+32


print(kelvin_to_fahrenheit(273))
print(kelvin_to_fahrenheit(505.78))
print(kelvin_to_fahrenheit(-5))

运行输出结果为：

32.0
451.00399999999996
Traceback (most recent call last):
  File "D:/PythonCode/basic knowledge/exceptions.py", line 8, in <module>
    print(kelvin_to_fahrenheit(-5))
  File "D:/PythonCode/basic knowledge/exceptions.py", line 2, in kelvin_to_fahrenheit
    assert temperature >= 0, "Colder than absolute zero!"
AssertionError: Colder than absolute zero!

Python 异常处理

Python提供的标准异常如下列表：

什么是异常
异常是一个事件，在程序的执行过程中扰乱程序的正常流程。一般来说，当Python程序遇到某种情况，它无法应付则会引发一个异常。

异常处理
我们可以使用try/except语句来捕捉异常，try/except语句用来检测try语句块中的异常，从而让except语句捕获异常信息并处理。如果我们不想在异常发生时程序结束，只需要在except里捕获它，其语法格式如下：

try:
    <statement>
except <name>:    
    <statement>
except <name>, <data>:
    <statement>
else:
    <statement>

try的工作原理，当开始一个try语句后，Python就在当前程序的上下文中做标记，这样当异常出现时，就可以回到这里，try子句先执行，接下来会发生什么依赖于执行时是否出现异常。

• 如果try后的语句执行时发生异常，Python就跳回到try并执行第一个匹配该异常的except子句，异常处理完毕，控制流就通过整个try语句(除非在处理异常时又引发新的异常)；
• 如果try后的语句里发生了异常，却没有匹配的except子句，异常将被递交到上层的try，或者到程序的最上层(这样将结束程序，并打印缺省的出错信息)；
• 如果try子句执行时没有发生异常，Python将执行else语句后的语句(如果有else的话)，然后控制流通过整个try语句；

以下实例，打开文件，在该文件中写入内容，并未发生异常：

try:
    fh = open("testfile.txt", "w", encoding="utf-8")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常！")
except IOError:
    print("Error：没有找到文件或读取文件失败！")
else:
    print("内容写入文件成功！")
    fh.close()

运行输出结果为：

内容写入文件成功！
# 查看文件内容
这是一个测试文件，用于测试异常！

以下实例，打开文件，在该文件中写入内容，但文件没有写入权限，发生了异常(Linux环境下)：

try:
    fh = open("testfile", "w")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
except IOError:
    print("Error: 没有找到文件或读取文件失败")
else:
    print("内容写入文件成功")
    fh.close()

在执行代码前为了测试方便，我们可以先去掉testfile.txt文件的写权限，命令如下：

chmod -w testfile.txt

在运行上面代码输出结果为：

Error: 没有找到文件或读取文件失败

使用except而不带任何异常类型
我们可以不带任何异常类型使用except，语法如下：

try
    正常的操作
    .................
except:
    发生异常，执行这部分代码
    .................
else:
    如果没有异常执行这部分代码

以上方式try-except语句捕获所有发生的异常，但是这不是一个好的方式，我们无法通过该程序识别出具体的异常信息，因为它捕获所有的异常。

使用except而带多种异常类型
我们可以使用相同的except语句来处理多个异常信息，如下所示：

try:
    正常的操作
   ......................
except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]]):
   发生以上多个异常中的一个，执行这块代码
   ......................
else:
    如果没有异常执行这块代码

try-finally语句
try-finally语句无论是否发生异常都将执行finally后的代码：

try:
<语句>
finally:
<语句>    #退出try时总会执行
raise

如下实例：

try:
    fh = open("testfile", "w")
    fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
finally:
    print("Error: 没有找到文件或读取文件失败")

如果打开的文件没有可写权限，输出结果如下：

Error: 没有找到文件或读取文件失败

上面实例，也可以写成如下的方式：

try:
    fh = open("testfile", "w")
    try:
        fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
    finally:
        print("关闭文件")
        fh.close()
except IOError:
    print("Error: 没有找到文件或读取文件失败")

当在try块中抛出一个异常，立即执行finally代码块。finally块中的所有语句执行后，异常被再次触发，并执行except代码块。

异常的参数
一个异常可以带上参数，可以作为输出的异常信息参数，我们可以通过except语句来捕获异常的参数，如下所示：

try:
    正常的操作
   ......................
except ExceptionType, Argument:
    你可以在这输出 Argument 的值...

变量接受的异常值通常包含在异常的语句中。在元组的表单中变量可以接收一个或多个值。元组通常包含错误字符串，错误数字，错误位置。
以下为单个异常的实例：

def temp_convert(var):
    try:
        return int(var)
    except ValueError as argument:        #Python3
        print("参数没有包含数字\n", argument)


temp_convert("abc")

运行输出结果为：

参数没有包含数字
invalid literal for int() with base 10: 'abc'

触发异常
我们可以使用raise语句自己触发异常，其语法格式如下：

raise [Exception [, args [, traceback]]]

语句中Exception是异常的类型(例如：NameError)参数标准异常中任一种，args是自己提供的异常参数。最后一个参数是可选的(实际中很少用)，如果存在，是跟踪异常对象。

实例：一个异常可以是字符串，类或对象。Python提供的内置异常，大多数都是实例化的类，这是一个类的的实例的参数，异常的定义非常简单，如下所示：

def function_name(level):
    if level < 1:
        raise Exception("Invalid level!", level)
        # 触发异常，后面的代码就不会再执行

注意：为了能够捕获异常，except语句必须用相同的异常来抛出类对象或字符串，例如：我们捕获上面异常，except语句如下所示：

try:
    正常逻辑
except Exception as err:
    触发自定义异常    
else:
    其余代码

如下实例：

def function_name(level):
    if level < 1:
        raise Exception("Invalid level!", level)
        # 触发异常，后面的代码就不会再执行


try:
    function_name(0)
except Exception as err:
    print(1, err)
else:
    print(2)

运行输出结果为：

1 ('Invalid level!', 0)

用户自定义异常
通过创建一个新的异常类，程序可以命名它们自己的异常。异常应该是典型的继承自Exception类，通过直接或间接的方式。以下为与RuntimeError相关的实例，实例中创建了一个类，基类为RuntimeError，用于在异常触发时输出更多的信息，在try语句块中，用户自定义的异常后执行except块语句，变量e用于创建NetworkError类的实例：

class NetworkError(RuntimeError):
    def __init__(self, arg):
        self.args = arg

在定义以上类后，我们可以触发该异常，如下所示：

try:
    raise NetworkError("Bad hostname")
except NetworkError as e:
    print(e.args)