Python异常详解：基类具体异常异常层次结构

Posted 2021-03-08 pythoncxy

在 Python 中，所有异常必须为一个派生自 BaseException 的类的实例。 在带有提及一个特定类的 except 子句的 try 语句中，该子句也会处理任何派生自该类的异常类（但不处理 它 所派生出的异常类）。 通过子类化创建的两个不相关异常类永远是不等效的，既使它们具有相同的名称。

下面列出的内置异常可通过解释器或内置函数来生成。除非另有说明，它们都会具有一个提示导致错误详细原因的“关联值”。 这可以是一个字符串或由多个信息项（例如一个错误码和一个解释错误的字符串）组成的元组。 关联值通常会作为参数被传递给异常类的构造器。

用户代码可以引发内置异常。 这可被用于测试异常处理程序或报告错误条件，“就像” 在解释器引发了相同异常的情况时一样；但是请注意，没有任何机制能防止用户代码引发不适当的错误。

内置异常类可以被子类化以定义新的异常；鼓励程序员从 Exception 类或它的某个子类而不是从 BaseException 来派生新的异常。 关于定义异常的更多信息可以在 Python 教程的 用户自定义异常 部分查看。

当在 except 或 finally 子句中引发（或重新引发）异常时， __context__ 会被自动设为所捕获的最后一个异常；如果新的异常未被处理，则最终显示的回溯信息将包括原始的异常和最后的异常。

当引发一个新的异常（而不是简单地使用 raise 来重新引发当前在处理的异常）时，隐式的异常上下文可以通过使用带有 raise 的 from 来补充一个显式的原因:

raise new_exc from original_exc

跟在 from 之后的表达式必须为一个异常或 None 。 它将在所引发的异常上被设置为 __cause__ 。 设置 __cause__ 还会隐式地将 __suppress_context__ 属性设为 True ，这样使用 raise new_exc from None 可以有效地将旧异常替换为新异常来显示其目的 (例如将 KeyError 转换为 AttributeError )，同时让旧异常在 __context__ 中保持可用状态以便在调试时进行内省。

除了异常本身的回溯以外，默认的回溯还会显示这些串连的异常。 __cause__ 中的显式串连异常如果存在将总是显示。 __context__ 中的隐式串连异常仅在 __cause__ 为 None 并且 __suppress_context__ 为假值时显示。

不论在哪种情况下，异常本身总会在任何串连异常之后显示，以便回溯的最后一行总是显示所引发的最后一个异常。

基类

下列异常主要被用作其他异常的基类。

• exception BaseException

  所有内置异常的基类。 它不应该被用户自定义类直接继承 (这种情况请使用 Exception )。 如果在此类的实例上调用 str() ，则会返回实例的参数表示，或者当没有参数时返回空字符串。

  • args

    传给异常构造器的参数元组。 某些内置异常 (例如 OSError ) 接受特定数量的参数并赋予此元组中的元素特殊的含义，而其他异常通常只接受一个给出错误信息的单独字符串。

  • with_traceback ( tb )

    此方法将 tb 设为异常的新回溯信息并返回该异常对象。 它通常以如下的形式在异常处理程序中使用:

    try:
        ...
    except SomeException:
        tb = sys.exc_info()[2]
        raise OtherException(...).with_traceback(tb)
    

• exception Exception

  所有内置的非系统退出类异常都派生自此类。 所有用户自定义异常也应当派生自此类。

• exception ArithmeticError

  此基类用于派生针对各种算术类错误而引发的内置异常: OverflowError , ZeroDivisionError, FloatingPointError 。

• exception BufferError

  当与 缓冲区 相关的操作无法执行时将被引发。

• exception LookupError

  此基类用于派生当映射或序列所使用的键或索引无效时引发的异常: IndexError , KeyError。 这可以通过 codecs.lookup() 来直接引发。

具体异常

以下异常属于经常被引发的异常。

• exception AssertionError

  当 assert 语句失败时将被引发。

• exception AttributeError

  当属性引用 (参见 属性引用 ) 或赋值失败时将被引发。 （当一个对象根本不支持属性引用或属性赋值时则将引发 TypeError 。）

• exception EOFError

  当 input() 函数未读取任何数据即达到文件结束条件 (EOF) 时将被引发。 （另外， io.IOBase.read() 和 io.IOBase.readline() 方法在遇到 EOF 则将返回一个空字符串。）

• exception FloatingPointError

  目前未被使用。

• exception GeneratorExit

  当一个 generator 或 coroutine 被关闭时将被引发；参见 generator.close() 和 coroutine.close() 。 它直接继承自 BaseException 而不是 Exception ，因为从技术上来说它并不是一个错误。

• exception ImportError

  当 import 语句尝试加载模块遇到麻烦时将被引发。 并且当 from ... import 中的 “from list” 存在无法找到的名称时也会被引发。 name 与 path 属性可通过对构造器使用仅关键字参数来设定。 设定后它们将分别表示被尝试导入的模块名称与触发异常的任意文件所在路径。 在 3.3 版更改: 添加了 name 与 path 属性。

• exception ModuleNotFoundError

  ImportError 的子类，当一个模块无法被定位时将由 import 引发。 当在 sys.modules 中找到 None 时也会被引发。

  3.6 新版功能.

• exception IndexError

  当序列抽取超出范围时将被引发。 （切片索引会被静默截短到允许的范围；如果指定索引不是整数则 TypeError 会被引发。）

• exception KeyError

  当在现有键集合中找不到指定的映射（字典）键时将被引发。

• exception KeyboardInterrupt

  当用户按下中断键 (通常为 Control-C 或 Delete) 时将被引发。 在执行期间，会定期检测中断信号。 该异常继承自 BaseException 以确保不会被处理 Exception 的代码意外捕获，这样可以避免退出解释器。

• exception MemoryError

  当一个操作耗尽内存但情况仍可（通过删除一些对象）进行挽救时将被引发。 关联的值是一个字符串，指明是哪种（内部）操作耗尽了内存。 请注意由于底层的内存管理架构（C 的 malloc() 函数），解释器也许并不总是能够从这种情况下完全恢复；但它毕竟可以引发一个异常，这样就能打印出栈回溯信息，以便找出导致问题的失控程序。

• exception NameError

  当某个局部或全局名称未找到时将被引发。 此异常仅用于非限定名称。 关联的值是一条错误信息，其中包含未找到的名称。

• exception NotImplementedError

  此异常派生自 RuntimeError 。 在用户自定义的基类中，抽象方法应当在其要求所派生类重载该方法，或是在其要求所开发的类提示具体实现尚待添加时引发此异常。

  它不应当用来表示一个运算符或方法根本不能被支持 – 在此情况下应当让特定运算符 / 方法保持未定义，或者在子类中将其设为 None 。

  NotImplementedError 和 NotImplemented 不可互换，即使它们有相似的名称和用途。 请参阅 NotImplemented 了解有关何时使用它们的详细说明。

• exception OSError ([ arg ])

  exception OSError ( errno , strerror [, filename [, winerror [, filename2 ]]])

  此异常在一个系统函数返回系统相关的错误时将被引发，此类错误包括 I/O 操作失败例如 “文件未找到” 或 “磁盘已满” 等（不包括非法参数类型或其他偶然性错误）。

  构造器的第二种形式可设置如下所述的相应属性。 如果未指定这些属性则默认为 None 。 为了能向下兼容，如果传入了三个参数，则 args 属性将仅包含由前两个构造器参数组成的 2 元组。

  构造器实际返回的往往是 OSError 的某个子类，如下文 OS exceptions 中所描述的。 具体的子类取决于最终的 errno 值。 此行为仅在直接或通过别名来构造 OSError 时发生，并且在子类化时不会被继承。

  • errno

    来自于 C 变量 errno 的数字错误码。

  • winerror

    在 Windows 下，此参数将给出原生的 Windows 错误码。 而 errno 属性将是该原生错误码在 POSIX 平台下的近似转换形式。在 Windows 下，如果 winerror 构造器参数是一个整数，则 errno 属性会根据 Windows 错误码来确定，而 errno 参数会被忽略。 在其他平台上， winerror 参数会被忽略，并且 winerror 属性将不存在。

  • strerror

    操作系统所提供的相应错误信息。 它在 POSIX 平台中由 C 函数 perror() 来格式化，在 Windows 中则是由 FormatMessage() 。

  • filename

  • filename2

    对于与文件系统路径有关 (例如 open() 或 os.unlink() ) 的异常， filename 是传给函数的文件名。 对于涉及两个文件系统路径的函数 (例如 os.rename() )， filename2 将是传给函数的第二个文件名。

  在 3.3 版更改: EnvironmentError , IOError , WindowsError , socket.error , select.error与 mmap.error 已被合并到 OSError ，构造器可能返回其中一个子类。

  在 3.4 版更改: filename 属性现在将是传给函数的原始文件名，而不是经过编码或基于文件系统编码进行解码之后的名称。 此外还添加了 filename2 构造器参数和属性。

• exception OverflowError

  当算术运算的结果大到无法表示时将被引发。 这对整数来说不可能发生（宁可引发 MemoryError 也不会放弃尝试）。 但是出于历史原因，有时也会在整数超出要求范围的情况下引发 OverflowError。 因为在 C 中缺少对浮点异常处理的标准化，大多数浮点运算都不会做检查。

• exception RecursionError

  此异常派生自 RuntimeError 。 它会在解释器检测发现超过最大递归深度 (参见 sys.getrecursionlimit() ) 时被引发。 3.5 新版功能: 在此之前将只引发 RuntimeError 。

• exception ReferenceError

  此异常将在使用 weakref.proxy() 函数所创建的弱引用来访问该引用的某个已被作为垃圾回收的属性时被引发。 有关弱引用的更多信息请参阅 weakref 模块。

• exception RuntimeError

  当检测到一个不归属于任何其他类别的错误时将被引发。 关联的值是一个指明究竟发生了什么问题的字符串。

• exception StopIteration

  由内置函数 next() 和 iterator 的 __next__() 方法所引发，用来表示该迭代器不能产生下一项。该异常对象只有一个属性 value ，它在构造该异常时作为参数给出，默认值为 None 。当一个 generator 或 coroutine 函数返回时，将引发一个新的 StopIteration 实例，函数返回的值将被用作异常构造器的 value 形参。如果某个生成器代码直接或间接地引发了 StopIteration ，它会被转换为 RuntimeError (并将 StopIteration 保留为导致新异常的原因)。 在 3.3 版更改: 添加了 value 属性及其被生成器函数用作返回值的功能。 在 3.5 版更改: 引入了通过 from __future__ import generator_stop 来实现 RuntimeError 转换，参见 PEP 479 。 在 3.7 版更改: 默认对所有代码启用 PEP 479 : 在生成器中引发的 StopIteration 错误将被转换为 RuntimeError 。

• exception StopAsyncIteration

  必须由一个 asynchronous iterator 对象的 __anext__() 方法来引发以停止迭代操作。 3.5 新版功能.

• exception SyntaxError

  当解析器遇到语法错误时将被引发。 这可以发生在 import 语句，对内置函数 exec() 或 eval() 的调用，或者读取原始脚本或标准输入（也包括交互模式）的时候。该类的实例包含有属性 filename , lineno , offset 和 text 用于方便地访问相应的详细信息。 异常实例的 str() 仅返回消息文本。

• exception IndentationError

  与不正确的缩进相关的语法错误的基类。 这是 SyntaxError 的一个子类。

• exception TabError

  当缩进包含对制表符和空格符不一致的使用时将被引发。 这是 IndentationError 的一个子类。

• exception SystemError

  当解释器发现内部错误，但情况看起来尚未严重到要放弃所有希望时将被引发。 关联的值是一个指明发生了什么问题的字符串（表示为低层级的符号）。你应当将此问题报告给你所用 Python 解释器的作者或维护人员。 请确认报告 Python 解释器的版本号 ( sys.version ; 它也会在交互式 Python 会话开始时被打印出来)，具体的错误消息（异常所关联的值）以及可能触发该错误的程序源码。

• exception SystemExit

  此异常由 sys.exit() 函数引发。 它继承自 BaseException 而不是 Exception 以确保不会被处理 Exception 的代码意外捕获。 这允许此异常正确地向上传播并导致解释器退出。 如果它未被处理，则 Python 解释器就将退出；不会打印任何栈回溯信息。 构造器接受的可选参数与传递给 sys.exit() 的相同。 如果该值为一个整数，则它指明系统退出状态码（会传递给 C 的 exit() 函数）；如果该值为 None ，则退出状态码为零；如果该值为其他类型（例如字符串），则会打印对象的值并将退出状态码设为一。对 sys.exit() 的调用会被转换为一个异常以便能执行清理处理程序 ( try 语句的 finally 子句)，并且使得调试器可以执行一段脚本而不必冒失去控制的风险。 如果绝对确实地需要立即退出（例如在调用 os.fork() 之后的子进程中）则可使用 os._exit() . code 传给构造器的退出状态码或错误信息（默认为 None 。）

• exception TypeError

  当一个操作或函数被应用于类型不适当的对象时将被引发。 关联的值是一个字符串，给出有关类型不匹配的详情。此异常可以由用户代码引发，以表明尝试对某个对象进行的操作不受支持也不应当受支持。 如果某个对象应当支持给定的操作但尚未提供相应的实现，所要引发的适当异常应为 NotImplementedError 。传入参数的类型错误 (例如在要求 int 时却传入了 list ) 应当导致 TypeError ，但传入参数的值错误 (例如传入要求范围之外的数值) 则应当导致 ValueError 。

• exception UnboundLocalError

  当在函数或方法中对某个局部变量进行引用，但该变量并未绑定任何值时将被引发。 此异常是 NameError 的一个子类。

• exception UnicodeError

  当发生与 Unicode 相关的编码或解码错误时将被引发。 此异常是 ValueError 的一个子类。 UnicodeError 具有一些描述编码或解码错误的属性。 例如 err.object[err.start:err.end]会给出导致编解码器失败的特定无效输入。 encoding 引发错误的编码名称。 reason 描述特定编解码器错误的字符串。 object 编解码器试图要编码或解码的对象。 start object 中无效数据的开始位置索引。 end object 中无效数据的末尾位置索引（不含）。

• exception UnicodeEncodeError

  当在编码过程中发生与 Unicode 相关的错误时将被引发。 此异常是 UnicodeError 的一个子类。

• exception UnicodeDecodeError

  当在解码过程中发生与 Unicode 相关的错误时将被引发。 此异常是 UnicodeError 的一个子类。

• exception UnicodeTranslateError

  在转写过程中发生与 Unicode 相关的错误时将被引发。 此异常是 UnicodeError 的一个子类。

• exception ValueError

  当操作或函数接收到具有正确类型但值不适合的参数，并且情况不能用更精确的异常例如 IndexError 来描述时将被引发。

• exception ZeroDivisionError

  当除法或取余运算的第二个参数为零时将被引发。 关联的值是一个字符串，指明操作数和运算的类型。

下列异常被保留以与之前的版本相兼容；从 Python 3.3 开始，它们都是 OSError 的别名。

• exception EnvironmentError

• exception IOError

• exception WindowsError

  限在 Windows 中可用。

OS 异常

下列异常均为 OSError 的子类，它们将根据系统错误代码被引发。

• exception BlockingIOError

  当一个操作会被某个设置为非阻塞操作的对象（例如套接字）所阻塞时将被引发。 对应于 errno EAGAIN , EALREADY , EWOULDBLOCK 和 EINPROGRESS 。除了 OSError 已有的属性， BlockingIOError 还有一个额外属性： characters_written 一个整数，表示在被阻塞前已写入到流的字符数。 当使用来自 io 模块的带缓冲 I/O 类时此属性可用。

• exception ChildProcessError

  当一个子进程上的操作失败时将被引发。 对应于 errno ECHILD 。

• exception ConnectionError

  与连接相关问题的基类。其子类有 BrokenPipeError , ConnectionAbortedError , ConnectionRefusedError 和 ConnectionResetError 。

• exception BrokenPipeError

  ConnectionError 的子类，当试图写入另一端已被关闭的管道，或是试图写入已关闭写入的套接字时将被引发。 对应于 errno EPIPE 和 ESHUTDOWN 。

• exception ConnectionAbortedError

  ConnectionError 的子类，当连接尝试被对端中止时将被引发。 对应于 errno ECONNABORTED。

• exception ConnectionRefusedError

  ConnectionError 的子类，当连接尝试被对端拒绝时将被引发。 对应于 errno ECONNREFUSED。

• exception ConnectionResetError

  ConnectionError 的子类，当连接被对端重置时将被引发。 对应于 errno ECONNRESET 。

• exception FileExistsError

  当试图创建一个已存在的文件或目录时将被引发。 对应于 errno EEXIST 。

• exception FileNotFoundError

  当所请求的文件或目录不存在时将被引发。 对应于 errno ENOENT 。

• exception InterruptedError

  当系统调用被输入信号中断时将被引发。 对应于 errno EINTR 。 在 3.5 版更改: 当系统调用被某个信号中断时，Python 现在会重试系统调用，除非该信号的处理程序引发了其它异常 (原理参见 PEP 475 ) 而不是引发 InterruptedError 。

• exception IsADirectoryError

  当请求对一个目录执行文件操作 (例如 os.remove() ) 将被引发。 对应于 errno EISDIR 。

• exception NotADirectoryError

  当请求对一个非目录对象执行目录操作 (例如 os.listdir() ) 时将被引发。 对应于 errno ENOTDIR 。

• exception PermissionError

  当在没有足够操作权限的情况下试图执行某个操作时将被引发 —— 例如缺少文件系统权限。 对应于 errno EACCES 和 EPERM 。

• exception ProcessLookupError

  当给定的进程不存在时将被引发。 对应于 errno ESRCH 。

• exception TimeoutError

  当一个系统函数发生系统级超时的情况下将被引发。 对应于 errno ETIMEDOUT 。

3.3 新版功能: 添加了以上所有 OSError 的子类。

参见： PEP 3151 - 重写 OS 和 IO 异常的层次结构

警告

下列异常被用作警告类别；请参阅 警告类别 文档了解详情。

• exception Warning

  警告类别的基类。

• exception UserWarning

  用户代码所产生警告的基类。

• exception DeprecationWarning

  如果所发出的警告是针对其他 Python 开发者的，则以此作为与已弃用特性相关警告的基类。

• exception PendingDeprecationWarning

  对于已过时并预计在未来弃用，但目前尚未弃用的特性相关警告的基类。这个类很少被使用，因为针对未来可能的弃用发出警告的做法并不常见，而针对当前已有的弃用则推荐使用 DeprecationWarning 。

• exception SyntaxWarning

  与模糊的语法相关的警告的基类。

• exception RuntimeWarning

  与模糊的运行时行为相关的警告的基类。

• exception FutureWarning

  如果所发出的警告是针对以 Python 所编写应用的最终用户的，则以此作为与已弃用特性相关警告的基类。

• exception ImportWarning

  与在模块导入中可能的错误相关的警告的基类。

• exception UnicodeWarning

  与 Unicode 相关的警告的基类。

• exception BytesWarning

  与 bytes 和 bytearray 相关的警告的基类。

• exception ResourceWarning

  与资源使用相关的警告的基类。 会被默认的警告过滤器忽略。 3.2 新版功能.

异常层次结构

内置异常的类层级结构如下：

BaseException
 +-- SystemExit
 +-- KeyboardInterrupt
 +-- GeneratorExit
 +-- Exception
      +-- StopIteration
      +-- StopAsyncIteration
      +-- ArithmeticError
      |    +-- FloatingPointError
      |    +-- OverflowError
      |    +-- ZeroDivisionError
      +-- AssertionError
      +-- AttributeError
      +-- BufferError
      +-- EOFError
      +-- ImportError
      |    +-- ModuleNotFoundError
      +-- LookupError
      |    +-- IndexError
      |    +-- KeyError
      +-- MemoryError
      +-- NameError
      |    +-- UnboundLocalError
      +-- OSError
      |    +-- BlockingIOError
      |    +-- ChildProcessError
      |    +-- ConnectionError
      |    |    +-- BrokenPipeError
      |    |    +-- ConnectionAbortedError
      |    |    +-- ConnectionRefusedError
      |    |    +-- ConnectionResetError
      |    +-- FileExistsError
      |    +-- FileNotFoundError
      |    +-- InterruptedError
      |    +-- IsADirectoryError
      |    +-- NotADirectoryError
      |    +-- PermissionError
      |    +-- ProcessLookupError
      |    +-- TimeoutError
      +-- ReferenceError
      +-- RuntimeError
      |    +-- NotImplementedError
      |    +-- RecursionError
      +-- SyntaxError
      |    +-- IndentationError
      |         +-- TabError
      +-- SystemError
      +-- TypeError
      +-- ValueError
      |    +-- UnicodeError
      |         +-- UnicodeDecodeError
      |         +-- UnicodeEncodeError
      |         +-- UnicodeTranslateError
      +-- Warning
           +-- DeprecationWarning
           +-- PendingDeprecationWarning
           +-- RuntimeWarning
           +-- SyntaxWarning
           +-- UserWarning
           +-- FutureWarning
           +-- ImportWarning
           +-- UnicodeWarning
           +-- BytesWarning
           +-- ResourceWarning