day24 内置方法，异常机制

小灰灰 2023-06-07 15:29 15阅读 0赞

# day24 内置方法，异常机制 #

### 文章目录 ###

*  day24 内置方法，异常机制
 *   *  今日内容
     *  昨日回顾
     *  今日内容详细
     *   *  内置方法（魔法方法）
         *   *  \`\_\_new\_\_(cls\[, ...\])\`创建对象
             *  \`\_\_init\_\_(self\[, ...\])\`构造器
             *  \`\_\_del\_\_(self)\`析构器
             *  \`\_\_len\_\_(self)\`获取长度
             *  \`\_\_hash(self)\_\_\`消息摘要算法
             *  \`\_\_str\_\_(self)\`打印方法
             *  \`\_\_eq\_\_(self, ogj)\`比较
         *  异常处理
         *   *  常见异常
             *  处理异常
             *  多重捕获（多分支）
             *  \`except ... as ...\`
             *  万能异常
             *  \`try...except...else...\`组合
             *  \`try...except...finally...\`组合
             *  主动发出异常
             *  断言
             *  自定义异常

## 今日内容 ##

1.  内置方法（魔法方法）
2.  异常处理

## 昨日回顾 ##

1.  约束
    
    1.  在父类建立一种约束
    2.  抽象类
        
         *  `from abc import ABCMeta, abstractmethod`
         *  abc：abstract base class，抽象基类
         *  ABCMeta：抽象类的元类，用来构造类
         *  abstractmethod：装饰器，用来将普通的实例方法转换为抽象方法
         *  如果子类中没有重写被abstractmethod装饰过的方法，会报错
2.  类方法
    
    1.  用classmethod修饰
    2.  第一个参数为类对象，一般用cls表示
    3.  实例对象和类对象都可以调用类方法，但一般用类对象调用
    4.  类方法是酱类本身作为对象进行操作的方法
3.  静态方法
    
    1.  使用staticmethod修饰的方法
    2.  没有class和cls参数，不能调用类或实例的属性和方法
    3.  类和实例方法都可以调用静态方法
    4.  静态方法是独立的单纯的函数，仅仅托管于类的名称空间中
4.  property
    
    1.  property是一种特殊的属性，访问它时会执行一段功能，然后返回值
    2.  property是装饰器，装时后的方法使用起来与属性类似，不需要加括号
    3.  只有@property是只读，加上@setter定义可读可写，加上@deleter定义可读可写可删除
    4.  属性一般有三种访问方式：获取、修改、删除
    5.  `property(获取方法,修改方法,删除方法)`
5.  反射（自省）
    
    1.  通过字符串的形式操作对象中的属性
    2.  四个实现字形的函数：hasattr，getattr，setattr，delattr
    3.  反射可以应用于对象、类和模块

## 今日内容详细 ##

### 内置方法（魔法方法） ###

魔法方法是Python的对象天生拥有的一些神奇的方法，它们总被一对双下划线所包围。

这些方法会在特殊情况被Python所调用，可以通过重写这些方法定义自己想要的行为。而且这一切都是自动发生的。

不过除非你知道自己在干什么，明确自己这样做的目的，否则不建议修改这些方法。因为这些方法本身已经写好了一些规则，如果随意修改可能会引发一些麻烦。

#### `__new__(cls[, ...])`创建对象 ####

`__new__()`方法是一个对象实例化的时候调用的第一个方法，用来创建一个类对象。`__new__()`方法中的参数是类而非对象，因为调用它的时候，对象还没有被创建出来。

`__new__()`方法的返回值需要是一个类对象。事实上，返回值可以为任意，但是将无法实例化对象。

其基本用法如下：

class Person:
        def __new__(cls, *args, **kwargs):
            print('我是用来创建对象的方法')
            return object.__new__(cls)
    xiaoming = Person()
    
    输出结果为：
    我是用来创建对象的方法

还是要强调一次，除非你知道自己在做什么并且对自己的行为非常自信，否则不要轻易重写`__new__()`方法。

#### `__init__(self[, ...])`构造器 ####

`__init__()`方法是对象实例化的时候，继`__new__()`方法之后第二个被调用的方法，被称作初始化方法、构造方法或构造器。它的作用是当一个实例被创建时进行初始化，可以传入参数，设置实例属性等。

其用法如下：

class Person:
        def __init__(self):
            self.name = '小明'
            print('用来初始化对象，被称为构造方法')
    xiaoming = Person()
    print(xiaoming.name)
    
    输出的结果为：
    用来初始化对象，被称为构造方法
    小明

#### `__del__(self)`析构器 ####

`__del__()`方法会在实例被销毁的时候被调用执行，也被称作析构方法或析构器。

这个方法不建议被修改。有的时候如果修改了`__del__()`方法可能会和Python中的内存回收机制冲突，从而产生属性删除不干净的情况。

其基本用法为：

class Person:
        def __del__(self):
            print('析构器，也叫析构方法，在对象被删除时，自动调用')
    xiaoming = Person()
    print('我没有删除对象呀~')
    
    输出的结果为：
    我没有删除对象呀~
    析构器，也叫析构方法，在对象被删除时，自动调用

我们并没有使用del方法删除实例对象，但是`__del__()`似乎也被执行了。这是因为当程序运行结束时，内存回收机制会自动删除对象，这时，`__del__()`方法中的代码也会自动执行

如果我们手动删除对象，`__del__()`方法就会在我们删除的时候自动执行了：

class Person:
        def __del__(self):
            print('析构器，也叫析构方法，在对象被删除时，自动调用')
    xiaoming = Person()
    del xiaoming
    print('这次我把对象删除啦~')
    
    输出的结果为：
    析构器，也叫析构方法，在对象被删除时，自动调用
    这次我把对象删除啦~

虽然我们没有在`__del__()`写入任何与删除对象有关的代码，Python解释器仍然会把对象删除掉。如果再次调用对象时，会因找不到对象而报错。程序结束时也不会再次运行`__del__()`中的代码，因为对象已经被删除。

#### `__len__(self)`获取长度 ####

当使用`len(obj)`函数调用的时候会自动执行`__len__(self)`方法中的代码。其返回值必须是int类型，且不能为负：

class Person:
        def __len__(self):
            return 666
    xiaoming = Person()
    print(len(xiaoming))
    
    输出的结果为：
    666

#### `__hash(self)__`消息摘要算法 ####

`__hash__()`方法通过`hash(obj)`方法调用。`hash`是一种消息摘要算法，用于获取一个对象（非可变数据类型）的哈希值。对于相同的对象来说，哈希值是一样的，不同的对象哈希值则不同。哈希值可以用来判断对象是否有被篡改。

同样，不建议修改`__hash__()`方法

#### `__str__(self)`打印方法 ####

`__str__()`方法会在使用print打印对象的时候被调用。我们可以自定义打印出来的内容：

class A:
        pass
    class B:
        def __str__(self):
            return '这时B对象'
    a = A()
    b = B()
    print(a)
    print(b)
    
    输出的结果为：
    <__main__.A object at 0x0000026D9B52B6D8>
    这时B对象

#### `__eq__(self, ogj)`比较 ####

当我们使用`==`进行比较运算时，会调用`==`左边的对象的`__eq__()`方法，`==`右边的对象会作为参数传入。两个对象比较之后将结果返回：

class A:
        def __init__(self):
            self.name = 'xiaoming'
            self.age = 10
        def __eq__(self, obj):
            if self.name == obj.name and self.age == obj.age:
                return True
            else:
                return False
    class B:
        def __init__(self):
            self.name = 'xiaoming'
            self.age = 10
    a = A()
    b = B()
    print(a == b)
    
    返回的结果为：
    True

在上面的例子中，B类并没有写`__eq__`方法，因为只会调用等号左边对象的`__eq__`方法，等号右边的对象没有也无所谓。

### 异常处理 ###

异常（Exception）是一个事件，该事件可能会在程序执行过程中发生，影响程序正常执行。

通常情况下，出现异常的原因有两种：

1.  raise语句抛出的异常
2.  Python解释器自己检测到异常并引发

在Python无法正常处理程序时，就会发生异常。

异常时Python对象，表示一个错误，一般继承自类`Exception`

异常和错误是有区别的。异常是我们可以预测，可以通过一些操作来避免的麻烦。而错误往往是无法预料和避免的问题。

当Python程序发生异常时，我们需要对它即使捕获和处理，否则程序会终止运行。

用户没有程序异常的概念，只有程序能用和不能用。在用户界面，不能有任何能造成程序终止的异常出现。

#### 常见异常 ####

*  `SyntaxError` 语法错误
 *  `IndentationError` 缩进错误（空格数目不正确）
 *  `NameError` 使用一个尚为被赋予对象的遍历
 *  `TypeError` 传入对象类型与要求的不符合（int + str）
 *  `IOError` 输入/输出异常，基本上是无法打开文件（`FileNotFoundError` 也属于 `IOError`）
 *  `ImportError` 无法引入模块或包，基本上是路径问题或名称错误
 *  `IndexError` 下标索引超出序列边界
 *  `KeyError` 试图访问字典里不存在的键

#### 处理异常 ####

程序员编写特定的代码，专门用来捕捉这个异常（这段代码与程序逻辑无关，只是为了处理异常）。如果捕捉成功，则会进入另外一个处理异常的分支，执行为指定异常定制的逻辑。这样即便出现了异常，程序也不会崩溃。

其实我们从前已经进行过异常处理的操作了。当时我们使用`if`语句来实现的：

num = input('>>>')    # 让用户输入
    if num.isdecimal():    # 这是我们想要的结果，其他的条件都是在进行异常处理
        print(int(num) + 10)
    elif num.isspace():
        print('如果输入的是空格，就执行这里的代码')
    elif len(num) == 0:
        print('如果输入内容为空，就执行这里的代码')
    else:
        print('其他所有情况，都会执行这里的代码')

这确实实现了我们预期的功能，但是却也存在很多问题：

1.  使用if的方式，我们职位第一段代码加上了异常处理，但这些if，跟代码逻辑毫无关联，会严重降低代码的可读性
2.  这只是我们代码中的一个小逻辑。如果类似地逻辑还有很多，每一次都要判断这些内容，会让我们的代码特别冗长
3.  if判断的异常处理方法只能针对某一段代码，对于不同的代码段的相同类型的错误，需要写重复的if来进行处理

这就需要使用Python中自带的异常处理方式，其基本结构为：

try:
        被检测的代码块
    except 异常类型:
        被检测的代码块出现异常后，会执行这里的代码

如果你不想子啊异常发生时结束你的程序，只需在try里捕获它

其基本流程为：

*  首先，执行try子句（在关键字try和except之间的部分）
 *  如果没有异常发生，except子句将不会被执行
 *  如果在try自居执行的过程中出现了异常，那么改子句中出错部分之后的代码将不会被执行
 *  如果出现的异常与except关键字后面指定的异常类型相同，就会执行对应的except子句，然后继续执行后续代码
 *  如果出现的异常与except关键字后面指定的代码不同，将会抛出错误，程序终止

例如，我们可以这样处理除数不能为零的错误：

try:
        print(1/0)
    # 注意：如果写明异常类型，异常类型要与上面发生的异常匹配，否则捕捉不到
    except ZeroDivisionError:
        print('0不能作为除数')
    print('后续语句')
    
    输出的结果为：
    0不能作为除数
    后续语句

#### 多重捕获（多分支） ####

except可以指定捕获的类型，捕获多种异常。

具体的操作方式是，使用多个except。需要注意的是，每个except后面仍然只能有匹配一个异常。

如果没有任何一个except能够捕获到异常，异常将会向外抛出，使程序终止。

我们可以这样处理多异常：

try:
        print(1/0)
        raise FileNotFoundError
    except ZeroDivisionError:
        print('0不能作为除数')
    except FileNotFoundError:
        print('异常2')
    print('后续语句')
    
    输出结果为：
    0不能作为除数
    后续语句

如果try的子句中有多处错误，只会引发第一个错误的异常，且子句中发生异常后面的代码将不会被执行。

#### `except ... as ...` ####

使用`except...as...`语句可以查看异常，以及错误是否按要求被捕获到：

try:
        print(1/0)
        raise FileNotFoundError
    except Exception as e:    # 万能异常，稍后会有讨论
        print(e)
        
    输出的结果为：
    division by zero

#### 万能异常 ####

如果想要的效果是，无论出现什么异常，我们都要捕获，统一处理，我们就可以使用一个Exception来代指任意错误（事实上，Exception还不能代指Python中所有异常，不过对于我们来说，还写不出Exception指代不了的异常）。

万能异常往往可以和多分枝结合使用，这样就可以对不同的一场定制不同的处理逻辑。同时，也不会有任何错误被忽略而导致程序终止：

# 多分枝 + 万能异常
    # 发生的异常中，有一些异常是需要不同的逻辑处理的，剩下的同意处理掉即可
    dic = {
        '1': 'a', '2': 'b', '3': 'c'}
    try:
        choice = int(input('请输入序号：'))
        print(dic[choice])
    except ValueError:
        print('请输入数字...')
    except KeyError:
        print('你输入的选项超出范围')
    except Exception as e:
        print(f'遇到不明错误，错误原因：{e}')

#### `try...except...else...`组合 ####

try代码中，只要出现了异常，就不会执行else语句；如果不出现异常，则会执行else中的语句。例如：

try:
        a = 1
        b = int(input('请输入数字：'))
        print(a/b)
    except ZeroDivisionError:
        print('除数不能为0')
    except ValueError:
        print('只能输入数字！')
    else:
        print('程序运行正常，没有出错！')
    
    当输入的数字为0时，输出的内容为：
    请输入数字：0
    除数不能为0
    
    当输入的数字为2时，输出的内容为：
    请输入数字：2
    0.5
    程序运行正常，没有出错！

#### `try...except...finally...`组合 ####

不管try中的语句是否发生错误，也不管出现的错误是否被except捕获到，finally中的语句一定会被执行。

如果try中没有发生错误，程序顺利执行，如果有else先执行else中的子句，然后执行finally中的子句。

如果出现了错误，而且成功被捕获到，先执行except子句中的代码，然后执行finally中的代码。

如果错误没有被捕获到，在报错之前，会执行finally中的代码。

其示例如下：

a = input('请输入数字：')
    try:
        print(1/int(a))
    except ValueError:
        print('错误成功被捕获！')
    finally:
        print('无论如何都会打印的内容~')
        
    用户输入1，程序正常运行，输出的结果为：
    请输入数字：1
    1.0
    无论如何都会打印的内容~
    
    用户输入a，程序异常被成功捕获，不会报错，输出的结果为：
    请输入数字：a
    错误成功被捕获！
    无论如何都会打印的内容~
    
    用户输入0，程序异常不能被捕获，程序报错，报错前finally中的代码仍然被执行，输出的结果为：
    请输入数字：0
    无论如何都会打印的内容~
    Traceback (most recent call last):
      File "C:/Users/Sure/PyProject/week07/day24/exercise.py", line 122, in <module>
        print(1/int(a))
    ZeroDivisionError: division by zero

finally的应用场景之一是，当我们进行文件操作时，使用finally关闭文件，确保文件操作内容被保存到硬盘中：

f = open('test', 'a', encoding='utf-8')
    try:
        """各种操作"""
        print(f.read())
        """期间发生了错误，如果不关闭文件，文件中的数据将因为未保存而丢失"""
    finally:
        f.close()

在函数中，finally会在return之前被执行：

def func():
        try:
            return 1
        finally:
            print('finally')
    print(func())
    
    输出的结果为：
    finally
    1

在循环中，finally还会在break之前被执行：

while True:
        try:
            print('还没有结束~')
            break
        finally:
            print('finally')
            
    输出的结果为：
    还没有结束~
    finally

总结起来就是，finally用来做一些收尾的工作。在一些重要操作环节之前，为避免出错而造成重要数据的损失，有必要做一些比如关闭链接之类的处理。这时候，就可以用finally作为最后一道防线来收尾。

#### 主动发出异常 ####

有的时候，我们需要自己在代码中触发一些异常。

主动抛出异常的语法结构为：

raise 错误类型('错误描述')

我们在类的约束中，已经用到了这个方法。我们要求子类重写父类的方法，如果子类没有重写，则会报错：

class Girl:
        def play(self):
            raise Exception('子类必须重写play方法')
    class Nurse(Girl):
        pass
    xiaoli = Nurse()
    xiaoli.play()
    
    程序运行报错，报错信息为：
    Traceback (most recent call last):
      File "C:/Users/Sure/PyProject/week07/day24/exercise.py", line 148, in <module>
        xiaoli.play()
      File "C:/Users/Sure/PyProject/week07/day24/exercise.py", line 144, in play
        raise Exception('子类必须重写play方法')
    Exception: 子类必须重写play方法

#### 断言 ####

断言也是一种主动抛出异常的语句。

断言表示一种强硬态度，只要assert后面的代码不成立，直接报错，下面的代码将不会被执行。

断言的基本结构为：

assert 条件

例如：

name = 'xiaoming'
    print(1)
    print(1)
    assert name == 'lalala'
    print(1)
    print(1)
    print(1)
    
    当输出两个1之后，程序报错，输出的内容为：
    1
    1
    Traceback (most recent call last):
      File "C:/Users/Sure/PyProject/week07/day24/exercise.py", line 154, in <module>
        assert name == 'lalala'
    AssertionError

#### 自定义异常 ####

我们之前提到过，Python中提供的错误类型可能并不能解决所有错误。只不过以目前来说，我们或许还不能发现那些异常。

如果以后在工作中，出现了某种无法用一直错误异常捕获到的异常（万能异常只能捕获Python中存在的异常），那么就可以尝试自定义异常。新定义的异常也需要继承自Exception类：

class HelloError(Exception):
        def __init__(self, n):
            self.n = n
    try:
        n = input('请输入数字：')
        if not n.isdecimal():
            raise HelloError(n)
    except HelloError as hi:
        print('HelloError: 请输入数字。\n你输入的是：%s' % hi.n)
    else:
        print('未发生异常')
        
    输入的值为a，输出的内容为：
    请输入数字：a
    HelloError: 请输入数字。
    你输入的是：a