全网最适合入门的面向对象编程教程：24 类和对象的 Python 实现-异常的捕获与处理：try/except 语句、文件读写示例、Exception 引用

本文档主要介绍如何使用 Python 进行面向对象编程，需要读者对 Python 语法和单片机开发具有基本了解。相比其他讲解 Python 面向对象编程的博客或书籍而言，本文档更加详细、侧重于嵌入式上位机应用，以上位机和下位机的常见串口数据收发、数据处理、动态图绘制等为应用实例，同时使用 Sourcetrail 代码软件对代码进行可视化阅读便于读者理解。

相关示例代码获取链接如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

正文

当 Python 脚本发生异常时我们需要捕获处理它，否则程序会终止执行。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。以下为简单的 try....except...else 的语法：

try:
<语句>       
except <名字>：
<语句>

try 语句的工作原理如下：

（1）首先，执行 try 子句（try 和 except 关键字之间的（多行）语句）。
（2）如果没有触发异常，则跳过 except 子句，try 语句执行完毕。
（3）如果在执行 try 子句时发生了异常，则跳过该子句中剩下的部分。如果异常的类型与 except 关键字后指定的异常相匹配，则会执行 except 子句，然后跳到 try/except 代码块之后继续执行。
（4）如果发生的异常与 except 子句中指定的异常不匹配，则它会被传递到外层的 try 语句中；如果没有找到处理句柄，则它是一个未处理异常且执行将停止并输出一条错误消息。

示例代码如下：

class SensorClass(SerialClass):  
    ...
    _# 类的初始化_
    def __init__(self,port:str = "COM11",id:int = 0,state:int = RESPOND_MODE):
        try:
            if id <= 0 or id >= 99:
                _# 触发异常后，后面的代码就不会再执行_
                raise Exception("InvalidIDError:", id)
            _# 调用父类的初始化方法，super() 函数将父类和子类连接_
            super().__init__(port)
            self.sensorvalue = 0
            self.sensorid    = id
            self.sensorstate = state
            print("Sensor Init")
            logging.info("Sensor Init")
        except:
            _# 当发生异常时，输出如下语句，提醒用户重新输入ID号_
            print("Input error ID, Please try id : 0~99") 
         ...
if __name__ == "__main__":
    _# 创建传感器类，ID号为100_
    s = SensorClass(port  = "COM11",id = 100,state = SensorClass.RESPOND_MODE)

如下为运行结果：

以上方式 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。

你也可以使用相同的 except 语句来处理多个异常信息，如下所示：

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

try 语句可以有多个 except 子句来为不同的异常指定处理程序。 但最多只有一个处理程序会被执行。处理程序只处理对应的 try 子句中发生的异常，而不处理同一 try 语句内其他处理程序中的异常。except 子句可以用带圆括号的元组来指定多个异常，例如:

... except (RuntimeError, TypeError, NameError):
...     pass

示例代码如下所示，我们在 SensorClass 传感器类的初始化方法中，加入对输入 port 端口号数据类型的检查，如果不是 str 类型，则抛出 TypeError 异常：

def __init__(self,port:str = "COM11",id:int = 0,state:int = RESPOND_MODE):
        try:
            _# 判断输入端口号是否为str类型_
            if type(port) is not str:
                raise TypeError("InvalidPortError:",port)
            _# 判断ID号是否在0~99之间_
            if id <= 0 or id >= 99:
                _# 触发异常后，后面的代码就不会再执行_
                _# 当传递给函数或方法的参数类型不正确或者参数的值不合法时，会引发此异常。_
                raise ValueError("InvalidIDError:",id)

            _# 调用父类的初始化方法，super() 函数将父类和子类连接_
            super().__init__(port)
            self.sensorvalue = 0
            self.sensorid    = id
            self.sensorstate = state
            print("Sensor Init")
            logging.info("Sensor Init")
        except TypeError:
            _# 当发生异常时，输出如下语句，提醒用户重新输入端口号_
            print("Input error com, Please try new com number")
        except ValueError:
            _# 当发生异常时，输出如下语句，提醒用户重新输入ID号_
            print("Input error ID, Please try id : 0~99")

如下为运行结果，可以看到仅捕获和处理了输入错误 port 类型的异常，而没有捕获和处理输入错误范围的 ID 号的异常：

除了使用 except 块来处理异常，我们还可以使用 finally 块来执行一些必要的清理操作。无论是否出现异常，finally 块中的代码都会被执行。如果我们需要在代码执行完成之后执行特定的任务（即便是遇到了异常），这将非常有用。一些常见的例子包括：清除打开的数据库连接；关闭打开的文件；向网络发送一次关闭握手。finally 语句对于我们在 try 中执行 return 语句也非常重要。finally 中的代码仍然会在返回值之前执行。

例如在 FileIOClass 类中，需要读写 csc 文件，基本流程就是打开了一个 csc 文件，然后读取，写入，最后关闭文件对象。这是一套常规流程，如果我想捕捉代码过程中的异常，又要保证无论是否有异常，最后都必须要关闭文件。这时候就用到 finally，示例代码如下：

class FileIOClass:
    def __init__(self,path:str="G:\\Python面向对象编程\\Demo\\file.csv"):
        '''
        初始化csv文件和列标题
        :param path: 文件路径和文件名
        '''
        self.path   = path
        try:
            _# path为输出路径和文件名，newline=''是为了不出现空行_
            self.csvFile = open(path, "w+", newline='')
            _# rowname为列名，index-索引，data-数据_
            self.rowname = ['index', 'data']
            _# 返回一个writer对象，将用户的数据在给定的文件型对象上转换为带分隔符的字符串_
            self.writer = csv.writer(self.csvFile)
            _# 写入csv文件的列标题_
            self.writer.writerow(self.rowname)
        except (FileNotFoundError, IOError):
            print("Could not open file")
            logging.info("Could not open file")
        except KeyboardInterrupt:
            print("Cancell the file operation")
            logging.info("Cancell the file operation")
        finally:
                self.CloseFile()

我们将文件路径改到一个根本不存在的路径下，初始化 FileIOClass 实例对象，

代码如下：

f = FileIOClass(path = "H:\\Python面向对象编程\\Demo\\file.csv")

可以看到运行结果中，在发生 IOError 时，运行了 except 中的语句：

在第 16 行中：

16        except (FileNotFoundError, IOError):

表示只要发生 FileNotFoundError 或 IOError 中任意一个就会执行这块代码。

实际上，我们可以用同样的代码一次处理两个或更多不同的异常。具体格式如下：

except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]):
   _# 发生以上多个异常中的一个，执行这块代码_

当多种异常同时发生时，我们可以使用如下方式打印出相应异常的类名：

except (FileNotFoundError, IOError) as e:
            print("Could not open file",e.__class__.__name__)
            logging.info("Could not open file")

我们再次运行代码：

有时，当我们捕获一个异常时，需要用到对 Exception 对象的引用。这通常发生在我们自己定义的有特定参数的异常，此时我们可以使用 as 语句带上参数，作为输出的异常信息参数。示例代码如下：

except (FileNotFoundError, IOError) as e:
            print("Could not open file",e.__class__.__name__)
            print("The exception arguments were", e.args)
            logging.info("Could not open file")

运行结果如下，可以看到，在示例中输出参数为错误代码（为 2），表示没有这个文件或者目录。