2023學(xué)年完整公開(kāi)課版調(diào)試及異常

第9章調(diào)試及異常2目錄1.調(diào)試2.

Python中的異常類3.捕獲和處理異常4.兩種處理異常的特殊方法5.

raise語(yǔ)句6.采用sys模塊回溯最后的異常31.調(diào)試在本節(jié)中，我們首先描述Python在發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤時(shí)的處理方式，之后了解Python在發(fā)現(xiàn)未處理異常時(shí)生成的回溯信息，最后講解怎樣將科學(xué)的方法用于調(diào)試。41.調(diào)試1.1.1處理編譯時(shí)的錯(cuò)誤看一個(gè)實(shí)例：File"blocks.py",line383 ifBlockOutput.save_blocks_as_svg(blocks,svg)

＾SyntaxError:invalidsyntax51.調(diào)試1.1.1處理編譯時(shí)的錯(cuò)誤出現(xiàn)這樣問(wèn)題的原因是我們忘記在if語(yǔ)句條件結(jié)尾處放置一個(gè)括號(hào)。下面給出另一個(gè)相當(dāng)常見(jiàn)的錯(cuò)誤實(shí)例，但是從中看不出明顯的錯(cuò)誤。

File"blocks.py",line385 exceptValueErroraserr:

＾SyntaxError:invalidsyntax61.調(diào)試1.1.1處理編譯時(shí)的錯(cuò)誤try: blocks=parse(blocks) svg=file.replace(".blk",".svg") ifnotBlockOutput.save_blocks_as_svg(blocks,svg): print("Error:failedtosave{0}".format(svg)exceptValueErroraserr:

…71.調(diào)試1.1.2處理運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤如果運(yùn)行時(shí)發(fā)生了未處理的異常，Python就將終止執(zhí)行程序，并以堆棧回溯（Traceback，也稱為向后追蹤）的形式顯示異常發(fā)生的上下文。下面給出一個(gè)未處理異常發(fā)生時(shí)打印出的回溯信息：Traceback(mostrecentcalllast): File"blocks.py",line392,in<module> main() File"blocks.py",line381，inmain blocks=parse(blocks) File"blocks.py",line174,inrecursive_descent_parse returndata.stack[1] IndexError:listindexoutofrange（這里由于代碼太長(zhǎng)無(wú)法給出，只是了解如何找到出錯(cuò)位置。）81.調(diào)試1.1.2處理運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤盡管回溯信息初看之下讓人困惑不解，但在理解了其結(jié)構(gòu)之后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它是非常有用的。在上面的實(shí)例中，回溯信息告訴了我們應(yīng)該去哪里尋找問(wèn)題的根源，當(dāng)然我們必須自己想辦法去解決問(wèn)題。91.調(diào)試1.1.2處理運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤第2個(gè)例子Traceback(mostrecentcalllast): File"blocks.py",line392,in<module> main() File"blocks.py",line383,inmain ifBIockOutput.save_blocks_as_svg(blocks,svg): File"BltickOutput.py",line141，insave_blocksas_svg widths,rows=compute_widths_and_rows(cells,SCALEBl} File"BIockOutput.py",line95;incompute_widths_and_rows width=len(cell.text)//cell.columnsZeroDivisionError:integerdivisionormodulobyzero101.調(diào)試1.1.2處理運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤這里，問(wèn)題出在blocks.py程序調(diào)用的BlockOutput.py模塊中，這一回溯信息使得我們定位問(wèn)題變得容易，但它并沒(méi)有說(shuō)明錯(cuò)誤在哪里發(fā)生。第95行BlockOutput.py模塊的compute_widths_and_rows()函數(shù)中，cell.columns的值明顯是錯(cuò)誤的。不管怎么說(shuō)，這是導(dǎo)致ZeroDivisionError異常的問(wèn)題所在，同時(shí)我們必須查看前面的錯(cuò)誤信息來(lái)了解為什么cell.columns會(huì)被賦予錯(cuò)誤的值。111.調(diào)試1.2.1使用pdb調(diào)試pdb是Python自帶的一個(gè)包，為Python程序提供了一種交互的源代碼調(diào)試功能，主要特性包括設(shè)置斷點(diǎn)、單步調(diào)試、進(jìn)入函數(shù)調(diào)試、查看當(dāng)前代碼、查看棧片段、動(dòng)態(tài)改變變量的值等。pdb提供了一些常用的調(diào)試命令，詳情如下表所示。121.調(diào)試1.2.1使用pdb調(diào)試命令解釋break或b設(shè)置斷點(diǎn)continue或c繼續(xù)執(zhí)行程序list或l查看當(dāng)前行的代碼段step或s進(jìn)入函數(shù)return或r執(zhí)行代碼直到從當(dāng)前函數(shù)返回exit或q終止并退出next或n執(zhí)行下一行pp打印變量的值help幫助131.調(diào)試1.2.2使用IDLE調(diào)試IDLE中提供了一個(gè)調(diào)試器，幫助開(kāi)發(fā)人員來(lái)查找邏輯錯(cuò)誤。下面簡(jiǎn)單介紹IDLE的調(diào)試器的使用方法。141.調(diào)試1.2.2使用IDLE調(diào)試①先在IDLE中寫(xiě)入完整源碼②

編輯保存之后，單擊“Run”→“PythonShell”，打開(kāi)PythonShell窗口，在這個(gè)窗口菜單上，選擇“Debug”→“Debuger”，打開(kāi)“DebugControl”窗口③接下來(lái)，在IDLE源碼窗口中單擊“Run”→“RunModule”或按F5鍵④單擊上面的“Step”按鈕，就可以看到其一步一步的執(zhí)行過(guò)程15目錄1.調(diào)試2.

Python中的異常類3.捕獲和處理異常4.兩種處理異常的特殊方法5.

raise語(yǔ)句6.采用sys模塊回溯最后的異常162.Python中的異常類在這一節(jié)，我們將要面對(duì)異常，這是一種可以改變程序中控制流程的程序結(jié)構(gòu)。在Python中，異常會(huì)根據(jù)錯(cuò)誤自動(dòng)地被觸發(fā)，也能由代碼觸發(fā)和捕獲。異常由四個(gè)相關(guān)語(yǔ)句進(jìn)行處理，分別為：try、except、else和finally，接下來(lái)將對(duì)它們進(jìn)行介紹。172.Python中的異常類2.1什么是異常當(dāng)Python檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，解釋器就會(huì)指出當(dāng)前流已無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行下去，這時(shí)候就出現(xiàn)了異常。異常是指因?yàn)槌绦虺鲥e(cuò)而在正?？刂屏饕酝獠扇〉男袨椤．惓＜词且粋€(gè)事件，該事件會(huì)在程序執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生，影響了程序的正常執(zhí)行。異常處理器（try語(yǔ)句）會(huì)留下標(biāo)識(shí)，并可執(zhí)行一些代碼。程序前進(jìn)到某處代碼時(shí)，產(chǎn)生異常，因而會(huì)使Python立即跳到那個(gè)標(biāo)識(shí)，而放棄留下該標(biāo)識(shí)之后所調(diào)用的任何激活的函數(shù)。異常分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是引起異常發(fā)生的錯(cuò)誤；第二個(gè)階段是檢測(cè)并進(jìn)行處理的階段。182.Python中的異常類2.2異常的角色錯(cuò)誤處理事件通知特殊情況處理終止行為非常規(guī)控制流程192.Python中的異常類2.3Python的一些內(nèi)建異常類異常類名描

述Exception所有異常的基類NameError嘗試訪問(wèn)一個(gè)沒(méi)有申明的變量ZeroDivisionError除數(shù)為0SyntaxError語(yǔ)法錯(cuò)誤IndexError索引超出序列范圍KeyError請(qǐng)求一個(gè)不存在的字典關(guān)鍵字IOError輸入輸出錯(cuò)誤（比如你要讀的文件不存在）AttributeError嘗試訪問(wèn)未知的對(duì)象屬性ValueError傳給函數(shù)的參數(shù)類型不正確EOFError發(fā)現(xiàn)一個(gè)不期望的文件尾203.捕獲和處理異常3.1try…except…語(yǔ)句try子句中的代碼塊放置可能出現(xiàn)異常的語(yǔ)句，except子句中的代碼塊處理異常：try:try塊 #被監(jiān)控的語(yǔ)句exceptExceptionase:except塊 #處理異常的語(yǔ)句下面的代碼顯示了使用try…except…語(yǔ)句診斷異常的過(guò)程。list=['China','America','England','France']try:print(list[4])exceptIndexErrorase:print('列表元素的下標(biāo)越界')212.Python中的異常類3.2try…except…else語(yǔ)句如果try范圍內(nèi)捕獲了異常，就執(zhí)行except塊；如果try范圍內(nèi)沒(méi)有捕獲異常，就執(zhí)行else塊。下面的示例修改了上小節(jié)的例子，引入循環(huán)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)輸入字符串序號(hào)，直到檢測(cè)序號(hào)不越界而輸出相應(yīng)的字符串。list=['China','America','England','France']print('請(qǐng)輸入字符串的序號(hào)')whileTrue: n=int(input()) try: print(list[n]) exceptIndexErrorase: print('列表元素的下標(biāo)越界，請(qǐng)重新輸入字符串的序號(hào)') else: break222.Python中的異常類3.3帶多個(gè)except的try語(yǔ)句請(qǐng)看下面的例子：輸入兩數(shù)，求兩數(shù)相除的結(jié)果。在數(shù)值輸入時(shí)應(yīng)檢測(cè)輸入的被除數(shù)和除數(shù)是否是數(shù)值，如果輸入的是字符則視為無(wú)效。在進(jìn)行除操作時(shí)，應(yīng)檢測(cè)除數(shù)是否為零。try:x=float(input("請(qǐng)輸入被除數(shù)："))y=float(input("請(qǐng)輸入除數(shù)："))z=x/yexceptZeroDivisionErrorase1:print("除數(shù)不能為零")exceptValueErrorase2:print("被除數(shù)和除數(shù)應(yīng)為數(shù)值類型")else:print(z)232.Python中的異常類3.4捕獲所有異常BaseException是所有內(nèi)建異常的基類，通過(guò)它可以捕獲所有類型的異常，KeyboardInterrupt、SystemExit和Exception是從它直接派生出來(lái)的子類。按Ctrl+C會(huì)拋出KeyboardInterrupt類型的異常，sys模塊的sys.exit()會(huì)拋出SystemExit類型的異常。其他所有的內(nèi)建異常都是Exception的子類。243.用例實(shí)現(xiàn)3.5

finally子句下面的示例通過(guò)try…finally…語(yǔ)句使得無(wú)論文件打開(kāi)是否正確或是readline()調(diào)用失敗，都能夠正常關(guān)閉文件。try:f=open('test.txt','r')line=f.readline()print(line)finally:f.close()253.用例實(shí)現(xiàn)3.5.1統(tǒng)一try/except/finally現(xiàn)在，我們可以在同一個(gè)try語(yǔ)句中混合finally、except以及else子句。也就是說(shuō)，我們現(xiàn)在可以編寫(xiě)下列形式的語(yǔ)句。try： main-actionexceptException1ase1： handler1exceptException2ase2： handler2…else: else-blockfinally: finally-block26目錄2.

Python中的異常類3.捕獲和處理異常1.調(diào)試4.兩種處理異常的特殊方法5.

raise語(yǔ)句6.采用sys模塊回溯最后的異常274.兩種處理異常的特殊方法4.1.1

assert語(yǔ)句assert（斷言）語(yǔ)句的語(yǔ)法如下。assertexpression[,reason]

當(dāng)判斷表達(dá)式expression為真時(shí)，什么都不做；如果表達(dá)式為假，則拋出異常。換句話說(shuō)，如果test計(jì)算為假，Python就會(huì)引發(fā)異常：data項(xiàng)（如果提供的話）是異常的額外數(shù)據(jù)。就像所有異常，引發(fā)的AssertinError異常如果沒(méi)被try捕捉，就會(huì)終止程序，在此情況下數(shù)據(jù)項(xiàng)將作為出錯(cuò)消息的一部分顯示。284.兩種處理異常的特殊方法4.1.1

assert語(yǔ)句以下程序段舉例說(shuō)明了assert語(yǔ)句的用法。try:assert1==3,"1isnotequal2!"exceptAssertionErrorasreason:print("%s:%s"%(reason.__class__.__name__,reason))程序運(yùn)行結(jié)果如下：

AssertionError:1isnotequal2!294.兩種處理異常的特殊方法4.1.2收集約束條件assert語(yǔ)句通常是用于驗(yàn)證開(kāi)發(fā)期間程序狀況的。顯示時(shí)，其出錯(cuò)消息正文會(huì)自動(dòng)包括源代碼的行消息，以及列在assert語(yǔ)句中的值。deff(x):assertx<0,'xmustbenegative'returnx**2$python>>>importasserter>>>asserter.f(1)Traceback(mostrecentcalllast):File"<stdin>",line1,in<module>File"asserter.py",line2,inf assertx<0,'xmustbenegative'AssertionError:xmustbenegative304.兩種處理異常的特殊方法4.2

with…as語(yǔ)句基本使用with…as語(yǔ)句的目的在于從流程圖中把try、except、finally關(guān)鍵字和資源分配釋放相關(guān)代碼全部去掉，而不是像try…except…finally那樣僅僅簡(jiǎn)化代碼使之易于使用。with語(yǔ)句的語(yǔ)法如下。

withcontext_expr[asvar]: with-block

在這里context_expr要返回一個(gè)對(duì)象。如果選用的as子句存在，此對(duì)象也返回一個(gè)值，賦值給變量名var。314.兩種處理異常的特殊方法4.2

with…as語(yǔ)句2．with…as語(yǔ)句示例假設(shè)在D盤(pán)根目錄下有一個(gè)test.txt文件，該文件里面的內(nèi)容如下。Howareyou?Fine,thankyou.執(zhí)行以下程序段，觀察運(yùn)行結(jié)果，體會(huì)with語(yǔ)句的作用。程序代碼如下。#Exp9_6.pywithopen('d:\\test.txt')asf: forlineinf: print(line)

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

Howareyou? Fine,thankyou.32目錄1.調(diào)試2.

Python中的異常類3.捕獲和處理異常4.兩種處理異常的特殊方法5.

raise語(yǔ)句6.采用sys模塊回溯最后的異常335.

raise語(yǔ)句classShortInputException(Exception):#自定義的異常類。 def__init__(self,length,atleast): Exception.__init__(self) self.length=length self.atleast=atleasttry: s=input('請(qǐng)輸入-->') iflen(s)<3: raiseShortInputException(len(s),3)exceptEOFError: print('你輸入了一個(gè)結(jié)束標(biāo)記EOF')#Ctrl+dexceptShortInputExceptionasx: print('ShortInputException：輸入的長(zhǎng)度是%d，長(zhǎng)度至少應(yīng)是%d'%(x.length,x.atleast))else: print('沒(méi)有異常發(fā)生。')345.

raise語(yǔ)句5.1

raise語(yǔ)句程序運(yùn)行結(jié)果如下：

請(qǐng)輸入-->你輸入了一個(gè)結(jié)束標(biāo)記EOF請(qǐng)輸入-->dfShortInputException：輸入的長(zhǎng)度是2，長(zhǎng)度至少應(yīng)是3請(qǐng)輸入-->sdfadfd沒(méi)有異常發(fā)生。355.

raise語(yǔ)句5.2

raise…from語(yǔ)句Python3.0（而不是2.6）也允許raise語(yǔ)句擁有一個(gè)可選的from子句。

raiseexceptionfromotherexception

當(dāng)使用from的時(shí)候，第二個(gè)表達(dá)式指定了另一個(gè)異常類或?qū)嵗鼤?huì)附加到引發(fā)異常的__cause__屬性。如果引發(fā)的異常沒(méi)有捕獲，Python把異常也作為標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)消息的一部分打印出來(lái)：365.

raise語(yǔ)句5.2

raise…from語(yǔ)句try: 1/0exceptExceptionasE: raiseTypeError('Bad')fromE

結(jié)果如下。

Tracback(mostrecentcalllast): file"<stdin>",line2,in<module>ZeroDivisionError:intdivis