day24 内置方法，异常机制

今日内容

内置方法（魔法方法）
异常处理

昨日回顾

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
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
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
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)
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：

raise语句抛出的异常
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：

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
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
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。
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