python--实验13 异常处理

知识点

异常概述

异常类

异常处理

捕获简单异常

原理

示例

异常处理except

原理及代码格式

try工作原理

标记程序上下文，异常发生时跳转

代码示例

终止行为finally

抛出异常raise

原理

代码格式

示例

自定义异常

原理

示例

断言assert

判断表达式，失败时引发 AssertionError

代码格式

示例

上下文管理器与with语句

with语句

引入

原理

格式

语句执行过程

上下文管理器

原理

上下文管理协议

规则

运行时上下文

实验

知识点

异常概述
- 定义
  - 程序执行中的产生的错误，如索引越界、文件不存在
- 代码示例
  - 变量未定义 print(a)
  - 文件未找到 open("123.txt", "r")
异常类
- 定义
  - 所有异常都是基类Exception的成员，它们都定义在exceptions模块中。如果这个异常对象没有进行处理和捕捉，程序就会用所谓的回溯（traceback，一种错误信息）终止执行，这些信息包括错误的名称（例如NameError）、原因和错误发生的行号。
- 代码详解
- 规则
  - 所有异常继承自基类 Exception
  - 异常定义在 exceptions 模块中
  - 未处理的异常导致程序回溯并终止
- python标准异常类
  - 一般
    - AssertionError: 断言失败
    - AttributeError: 访问未知属性
    - IndexError: 索引超出序列范围
    - KeyError: 字典中查找不存在的关键字
    - MemoryError: 内存溢出
    - NameError: 访问不存在的变量
    - OSError: 操作系统异常，如文件不存在
    - OverflowError: 数值运算超出限制
    - SyntaxError: Python语法错误
    - IndentationError: 缩进错误
    - TabError: 混用Tab和空格
    - SystemError: Python系统错误
    - SystemExit: Python进程关闭
    - TypeError: 类型间无效操作
    - UnboundLocalError: 访问未初始化的局部变量
    - ValueError: 传入无效参数
    - ZeroDivisionError: 除数为零
    - FileNotFoundError打开不存在的文件时
异常处理
- 捕获简单异常
  - 原理
    - 使用 try-except 语句，定义了监控异常的一段代码，并提供了处理异常的机制。
      - try：# 语句块 except：# 异常处理代码 [else:]#可有可无#如果没有异常执行这块代码
  - 示例
    - 捕获用户输入非数字的异常
      - while True:try:x = int(input("请输入一个数字: "))breakexcept:print("您输入的不是数字，请再次尝试输入！")
      - 这种方式try-except语句捕获所有发生的异常。但这不是一个很好的方式，我们不能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。
        
        改进
        
        while True:try:x = int(input("请输入一个数字: "))breakexcept ValueError:print("您输入的不是数字，请再次尝试输入！")
  - 注意
    - 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/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。
- 异常处理except
  - 处理多个异常类型
  - 原理及代码格式
- try工作原理
  - 标记程序上下文，异常发生时跳转
    - 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。else子句必须放在所有的 except 子句之后。
  - 代码示例
    - ```
    class Student(object):def __init__(self,name):self.name = name
    try:s1 = Student('Jenny')print(s1.age)print(a)open("123.txt", "r")
    except AttributeError:print('访问了不存在属性')
    except NameError:print('变量未被定义')
    except FileNotFoundError:print('文件不存在')
    except:print('有错误出现，程序非正常结束')
    else:print('程序正常结束')
```
- 终止行为finally
  - 无论是否捕获异常，都执行的代码。在程序中，无论是否捕捉到异常，都必须要执行某件事情，例如关闭文件、释放锁等，可以用finally语句处理。通常情况下，finally用于释放资源。
  - 代码格式
- 抛出异常raise
  - 原理
    - 显式引发异常
      - 当程序出现错误，python会自动引发异常，也可以通过raise显式地引发异常。一旦执行了raise语句，raise后面的语句将不能执行
  - 代码格式
    - Exception 是异常的类型（例如，NameError）参数，可以是标准异常，也可以是自定义异常。 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。
  - 示例
    - 下标越界引发 IndexError
- 自定义异常
  - 原理
    - 继承 Exception 类
  - 示例
    - NullPointException
- 断言assert
  - 判断表达式，失败时引发 AssertionError
  - 代码格式
  - 示例
上下文管理器与with语句
- with语句
  - 引入
  - 原理
    - with语句适用于对资源进行访问的场合。用于管理资源，确保执行清理操作
  - 格式
    - ```
    with context_expr [as var]:with_body
```
- context_expr：需要返回一个上下文管理器对象，该对象并不赋值给as子句中的 var。 var：可以是变量或者元组。 with_body：with语句包裹的代码块。
- 语句执行过程
  - （1）执行context_expr，生成上下文管理context_manager；
  - （2）调用上下文管理器的__enter__()方法，如果使用了as子句，就把__enter__() 方法的返回值赋值给 as 子句中的var；
  - （3）执行语句体with_body。
  - （4）无论在执行的过程中是否发生异常，都会执行上下文管理器的 __exit__() 方法。该方法负责执行程序的“清理”工作，如释放资源等。
  - （5）如果执行过程中没有出现异常，或者语句体中执行了break、continue或者return语句，则以None 作为参数调用__exit__()方法；如果执行过程中出现异常，则会使用sys.exc_info 得到的异常信息为参数调用__exit__()方法。
  - （6）出现异常时，如果__exit__()方法返回的结果为False，则会重新抛出异常，让with 之外的语句逻辑来处理异常，这是通用做法；如果返回True，则忽略异常，不再对异常进行处理。
- 上下文管理器
  - 原理
    - 上下文管理器是Python 2.5开始支持的一种语法，用于规定某个对象的使用范围，一旦进入或者离开使用范围，会有特殊的操作被调用。
  - 上下文管理协议
    - __enter__: 进入上下文时调用，其返回值被放入with-as语句中as说明符指定的变量中。
    - _exit__(self, type, value, tb): 离开上下文时调用，处理异常
      - 如果有异常出现，type、value、tb分别为异常的类型、值和追踪信息；如果没有异常，3个参数均设为None。此方法返回值为True或者False，分别指示被引发的异常得到了还是没有得到处理，如果返回False，引发的异常会被传递出上下文。
  - 规则
  - 运行时上下文
    - 由上下文管理器创建，管理进入和退出操作

实验

实验目的：

理解异常的概念
掌握处理异常的几种方式
掌握with和as环境安装器的使用
掌握raise和assert语句，会抛出自定义的异常

实验内容：

说明：基础题为必做题，提高题为选做题

1.(基础题)在E盘新建my_file.txt文件，并右击该文件，选择‘属性’，将该文件设置为只读文件。编写程序，用w模式向该文件写数据，程序运行后产生PermissionError异常，提示“文件不允许写”。请结合异常处理，完成以上功能，并确保打开文件后的正常关闭。

代码：

# 基础题1：文件写入异常处理
try:# 尝试以w模式打开一个只读文件进行写入with open('E:\\my_file.txt', 'w') as file:file.write('这是一段测试文本。')
except PermissionError:print("文件不允许写")
finally:# 由于使用了with语句，文件会在此处自动关闭print("文件已正常关闭。")

2.（基础题）假设成年人的体重和身高存在此种关系：

身高（厘米）-100=标准体重（千克）

如果一个人的体重与其标准体重的差值在正负5之间，显示“体重正常”，其他则显示“体重超标”或体重不达标。编写程序，能处理用户输入的异常，并且使用自定义异常类来处理身高小于30cm、大于250cm的异常情况。请完善代码。

class Input_problem_Error(___(1)________):
    '''自定义异常类来处理身高小于30cm、大于250cm的异常情况'''
    def __init__(self,length,max_length,min_length):
        self.length = length
        ___(2)________
        ___(3)________
    def print_Info(self):
        print(f'Input_problem_Error:你输入的身高是{self.length},'
              f'不能少于{self.min_length}cm，不能高于                             {self.max_length}cm')

try:
    length = int(input('请输入你的身高（cm):'))
    weight = int(input('请输入你的体重（kg):'))
    standard_weight = length-100
    diff_weigth = weight-standard_weight
    if length >=30 and length <=250:
        assert diff_weigth <=5,'体重超标'
        ___(4) diff_weigth >=-5,'体重不达标'
    else:
        raise Input_problem_Error(length,250,30)
except AssertionError as asError:
    print(asError)
except Input_problem_Error:
    p=___(5)________(length,250,30)
    p.print_Info()
else:
    print('体重正常')

# 基础题2：体重判断程序
class InputProblemError(Exception):  # 自定义异常类'''自定义异常类来处理身高小于30cm、大于250cm的异常情况'''def __init__(self, length, max_length, min_length):self.length = lengthself.max_length = max_lengthself.min_length = min_lengthdef print_Info(self):print(f'Input_problem_Error: 你输入的身高是{self.length}cm, 'f'不能少于{self.min_length}cm，不能高于{self.max_length}cm')try:length = int(input('请输入你的身高（cm):'))weight = int(input('请输入你的体重（kg):'))standard_weight = length - 100diff_weight = weight - standard_weightif length >= 30 and length <= 250:if -5 <= diff_weight <= 5:print('体重正常')else:raise AssertionError('体重超标' if diff_weight > 5 else '体重不达标')else:raise InputProblemError(length, 250, 30)  # 触发自定义异常except AssertionError as asError:print(asError)
except InputProblemError as p:p.print_Info()