10.Python 例外 (Exception)

想必到目前為止應該看過許多的錯誤 (Error)訊息。然後就 88 了。此章節主要說明如何處理錯誤狀況，以防程式出錯而導致無法運行甚至發生其他狀況，如檔案毀損。

10.1 常見例外

• SyntaxError: 語法錯誤時引發。
• TypeError: 資料型態錯誤時引發。
• NameError: 當使用未宣告/不存在的變數名或函數名時引發。
• IndexError: 當序列中沒有這樣的索引（例如列表、元組）時引發。
• KeyError: 當字典中沒有這樣的鍵時引發。
• ValueError: 當使用無效參數呼叫函數或方法時引發。
• IOError: 當發生 I/O 相關的錯誤時引發，例如文件操作。
• FileNotFoundError: 當打開不存在的檔案時引發。
• PermissionError: 當權限錯誤時引發。
• OverflowError: 當算術運算結果太大無法表示時引發。
• ZeroDivisionError: 當嘗試除以零時引發。

10.2 例外處理（Exception Handling）

可以通過try-except語句來處理例外。 try 區塊中包含可能引發例外的程式碼，except區塊中包含處理例外的程式碼。

所有例外

try:
    # 程式碼
    pass
except Exception as e:
    # 異常處理程式碼
    print(f"發生錯誤：{e}")

• Exception as e：用來捕獲異常狀態並且宣告變數 e，如無需要則可省略。

特定例外

try:
    # 程式碼
    pass
except SpecificException as e:
    # 處理特定異常的程式碼
    print(f"發生了 {type(e).__name__} 類型的錯誤：{e}")
except AnotherSpecificException as e:
    # 處理另一種特定異常的程式碼
    print(f"發生了 {type(e).__name__} 類型的錯誤：{e}")

沒有例外發生

try:
    # 可能引發異常的程式碼區塊
    result = 10 / 2
except ZeroDivisionError:
    print("除以零錯誤發生")
else:
    print("沒有發生異常")
    print("結果是:", result)

finally

不論例外是否發生，都需要執行某些程式，可以寫在 finally 部份 (部分時候try不會執行，例如程式被強制終止)。

try:
    # 可能引發異常的程式碼區塊
    f = open("example.txt", "r")
    print(f.read())
except FileNotFoundError:
    print("檔案未找到")
finally:
    # 無論是否發生異常都會執行的程式碼區塊
    if 'f' in locals():
        f.close()  # 確保檔案被關閉
    print("執行結束")

10.3 with

預定義的清理動作，某些時候開啟或是使用資源沒有正確的關閉或釋放，該資源就會搶佔著記憶體，資源小時無感但當檔案資源很大時就會影響效率。
通常用於處理文件、資料庫連接、網路連接等需要顯式關閉或清理的資源。

基本語法

with expression as variable:
    # 使用資源的程式碼區塊

-expression：是一個返回上下文管理器物件的表達式，通常是一個函式呼叫。
-variable：是可選的，用於將上下文管理器的結果賦值給一個變數，以便在with區塊中使用。

with open("file.txt", "r") as file:
    content = file.read()
# 檔案會在with區塊結束時自動關閉

import sqlite3
with sqlite3.connect("example.db") as conn:
    pass
# 檔案會在with區塊結束時自動關閉

10.4 引發例外

raise 語法強制引發指定的例外。例如：

raise [Exception [from previous_exception]]

-Exception：是要引發的例外類型，可以是Python內建的例外類型，也可以是自定義的例外類。
-from previous_exception：是可選的，用於在例外鏈接中指定前一個例外。

範例

• 引發內建例外：

  raise ValueError("無效值")

• 引發自定義例外：

  class MyCustomError(Exception):
    pass
  raise MyCustomError("發生了錯誤")

• 例外鏈接 (Exception Chaining)

  try:
    some_function_that_may_raise_exception()
  except SomeException as e:
    raise AnotherException("發生了錯誤") from e

  在這個例子中，如果some_function_that_may_raise_exception()引發了SomeException，程式將捕獲這個異常，並且重新引發一個新的異常AnotherException，同時將原始的異常作為上下文傳遞給新的異常。

假設你有一個函式從文件中讀取數字並進行除法運算：

def divide_numbers(file_path):
    try:
        with open(file_path, 'r') as f:
            num1 = int(f.readline().strip())
            num2 = int(f.readline().strip())
            result = num1 / num2
            return result
    except FileNotFoundError as e:
        raise ValueError(f'無法找到文件: {file_path}') from e
    except ZeroDivisionError as e:
        raise ValueError('除數不能為零') from e
    except ValueError as e:
        raise ValueError('文件中應包含兩個整數行') from e

• 如果文件不存在，我們捕獲 FileNotFoundError 並且使用raise from 來建立一個異常鏈，新引發的異常是 ValueError，並且將原始的 FileNotFoundError 作為上下文。
• 如果除數為零，我們捕獲 ZeroDivisionErro r並且也使用 raise from 建立一個異常鏈，新引發的異常仍然是 ValueError，並且將原始的 ZeroDivisionError 作為上下文。
• 如果從文件中讀取的數據無法轉換為整數，我們捕獲ValueError 並且同樣使用 raise from 建立一個異常鏈，新引發的異常仍然是 ValueError，並且將原始的 ValueError 作為上下文。