【一】什么是异常

异常是程序运行时可能发生的错误或意外情况。在Python中，异常是一种对象，表示程序执行期间发生的错误。
当出现异常时，程序的正常流程会被中断，而是跳转到异常处理流程。

【二】异常分类

在Python中，异常分为两类：
- 内建异常（Built-in Exceptions）：由Python内部定义的异常，例如ZeroDivisionError、NameError等。
- 用户自定义异常：由程序员自己定义的异常，用于满足特定的业务需求。

【1】BaseException(所有异常的基类)

SystemExit:解释器请求退出
KeyboardInterrupt:用户中断执行(通常是输入^C)
Exception:常规错误的基类
StopIteration:迭代器没有更多的值
GeneratorExit:生成器(generator)发生异常来通知退出
StandardError:所有的内建标准异常的基类
ArithmeticError:所有数值计算错误的基类
FloatingPointError:浮点计算错误
OverflowError:数值运算超出最大限制
ZeroDivisionError:除(或取模)零 (所有数据类型)
AssertionError:断言语句失败
AttributeError:对象没有这个属性
EOFError:没有内建输入,到达EOF 标记
EnvironmentError:操作系统错误的基类
IOError:输入/输出操作失败
OSError:操作系统错误
WindowsError:系统调用失败
ImportError:导入模块/对象失败
LookupError:无效数据查询的基类
IndexError:序列中没有此索引(index)
KeyError:映射中没有这个键
MemoryError:内存溢出错误(对于Python 解释器不是致命的)
NameError:未声明/初始化对象 (没有属性)
UnboundLocalError:访问未初始化的本地变量
ReferenceError:弱引用(Weak reference)试图访问已经垃圾回收了的对象
RuntimeError:一般的运行时错误
NotImplementedError:尚未实现的方法
SyntaxError:Python 语法错误
IndentationError:缩进错误
TabError:Tab 和空格混用
SystemError:一般的解释器系统错误
TypeError:对类型无效的操作
ValueError:传入无效的参数
UnicodeError:Unicode 相关的错误
UnicodeDecodeError:Unicode 解码时的错误
UnicodeEncodeError:Unicode 编码时错误
UnicodeTranslateError:Unicode 转换时错误

【2】Warning(警告的基类)

DeprecationWarning:关于被弃用的特征的警告
FutureWarning:关于构造将来语义会有改变的警告
OverflowWarning:旧的关于自动提升为长整型(long)的警告
PendingDeprecationWarning:关于特性将会被废弃的警告
RuntimeWarning:可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告
SyntaxWarning:可疑的语法的警告
UserWarning:用户代码生成的警告

【三】触发异常

我们可以使用raise语句自己触发异常

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 是自已提供的异常参数。
- 最后一个参数是可选的（在实践中很少使用），如果存在，是跟踪异常对象。
一个异常可以是一个字符串，类或对象。
- Python的内核提供的异常，大多数都是实例化的类，这是一个类的实例的参数。
- 定义一个异常非常简单，如下所示：

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

为了能够捕获异常
- "except"语句必须有用相同的异常来抛出类对象或者字符串。
例如我们捕获以上异常
- "except"语句如下所示：

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

【四】异常处理

捕捉异常可以使用try/except语句。
- try/except语句用来检测try语句块中的错误，从而让except语句捕获异常信息并处理。
- 如果你不想在异常发生时结束你的程序，只需在try里捕获它。
try的工作原理是，当开始一个try语句后，python就在当前程序的上下文中作标记，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。
- 如果当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）。
- 如果在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，并打印默认的出错信息）。
- 如果在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。

【1】异常捕获语法

（1）语法

try:
    # 正常可能会触发异常的代码
except ExceptionType as e:
    # 触发异常后执行的代码

（2）示例

try:
    name = "Dream"
    name[0] = 'd'
except Exception as e:
    print(f"触发异常 :>>>> {e}")

# 触发异常 :>>>> 'str' object does not support item assignment

（3）分析

字符串不允许索引取值修改值，因此会报错
报错后被except语句捕获到，并将异常信息打印出来

【2】不带任何异常类型使用except

（1）语法

try:
   # 正常的操作
   ...
except:
   # 发生异常，执行这块代码
   ...

（2）示例

try:
    result = 10 / 0
except:
    print("An error occurred")

# An error occurred

（3）分析

在实际代码中不建议使用不带任何异常类型的except语句，因为它会捕获所有异常，包括程序中可能不期望捕获的异常，使得排查问题变得困难。

【3】异常分支语法

（1）语法

try:
    # 正常的操作
    ...
except:
    # 发生异常，执行这块代码
    ...
else:
    # 如果没有异常执行这块代码
    ...

（2）示例

try:
    age = int(input("请输入你的年龄: "))
except ValueError:
    print("Invalid input! Please enter a valid integer.")
else:
    print(f"You entered: {age}")

（3）分析

异常分支语法中的else块中的代码在没有异常发生时执行，它提供了一种清晰的逻辑结构，可以更好地组织代码。

【4】使用相同的except语句来处理多个异常信息

（1）语法

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
    ...

（2）示例

try:
    result = 10 / 0
except (ZeroDivisionError, TypeError) as e:
    print(f"Error: {e}")
else:
    print("No exception occurred")

（3）分析

通过使用相同的except语句处理多个异常，可以简化代码并提高可读性。
多个异常类型可以放在一个元组中，用括号括起来。

【5】无论是否发生异常都将执行最后的代码

（1）语法

try:
	# 正常执行的代码
    ...
except:
    # 发生异常，执行这块代码
finally:
	#退出try时总会执行
    ...

（2）示例

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"Error: {e}")
finally:
    print("Finally block is executed")

（3）分析

finally块中的代码无论是否发生异常都将被执行，常用于资源的释放、清理等操作。

【6】异常可以带上参数

（1）语法

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

（2）示例

age = input("请输入年龄:>>>> ")
# 定义函数
try:
    res = int(age)
except ValueError as Argument:
    print(f"参数没有包含数字 :>>> {age} 异常为 :>>> {Argument}")

# 结果：参数没有包含数字 :>>> dream 异常为 :>>> invalid literal for int() with base 10: 'dream'

（3）分析

当异常发生时，异常对象可以携带一些有用的信息，例如错误消息，通过捕获异常并使用异常对象，可以更好地了解和处理异常情况。

【7】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 是用于创建Networkerror类的实例。

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


# 在你定义以上类后，你可以触发该异常，如下所示：
try:
    raise Networkerror("Bad hostname")
except Networkerror as e:
    print(e.args)

# ('B', 'a', 'd', ' ', 'h', 'o', 's', 't', 'n', 'a', 'm', 'e')

【五】断言(assert)

断言是一种声明，用于在代码中标记出预期的状态。
如果断言的条件为False，则会触发AssertionError异常。

【1】语法

assert condition, message

condition：断言的条件，如果为False，则触发异常。
message：可选参数，用于指定触发异常时的错误消息。

【2】示例

x = 5
assert x > 0, "x must be positive"

断言通常用于在代码中检查某个条件是否满足，如果不满足则抛出异常，有助于及早发现程序中的错误。

（1）简单使用

def divide(dividend, divisor):
    assert divisor != 0, "Divide by zero"
    return dividend / divisor

print(divide(10, 5))   # 输出：2.0
print(divide(10, 0))   # 输出：AssertionError: Divide by zero

（2）指定错误信息

def divide(dividend, divisor):
    assert divisor != 0, "Divide by zero - dividend: %d" % dividend
    return dividend / divisor

print(divide(10, 5))   # 输出：2.0
print(divide(10, 0))   # 输出：AssertionError: Divide by zero - dividend: 10

（3）简化代码

def divide(dividend, divisor):
    return dividend / divisor if divisor != 0 else None

result = divide(10, 0)
assert result is not None, "Divide by zero"
print(result)