python的錯誤處理


一、python的錯誤處理

在程序運行的過程中,如果發生了錯誤,可以事先約定返回一個錯誤代碼,這樣,就可以知道是否有錯以及出錯的原因。
在操作系統提供的調用中,返回錯誤碼非常常見。比如打開文件的函數open(),成功時返回文件的描述符(就是一個整數),出錯時返回-1

用錯誤碼來表示是否出錯十分不便,因為函數本身應該返回的正常結果和錯誤碼混在一起,造成調用者必須大量的代碼來判斷是否出錯:

def foo():
    r = somefunction()
    if r == (-1):
        return (-1)

    return r

def bar():
    r = foo()
    if r == (-1):
        print("Error")
    else:
        pass

一旦出錯,還要一級一級上報,直到某個函數可以處理該錯誤(比如,給用戶輸出一個錯誤信息)

所以,高級語言通常都內置了一套try...except...finally...的錯誤處理機制,python也不例外。

try
    讓我們用一個例子來看看try的機制

try:
    print("try....")
    r = 10 / 0
    print("result", r)
except ZeroDivisionError as e:
    print("except:", e)
finally:
    print("finally...")
print("END....")

當我們認為某些代碼可能會出錯時,就可以用try來運行這段代碼,如果執行出錯,則后續代碼不會繼續執行
而是直接跳轉至錯誤處理代碼,即except語句塊
執行完except后,如果有finally語句塊,則執行finally語句塊,至此,執行完畢。

上面的代碼在計算10 / 0時 會產生一個除法運算錯誤:
try....
except: division by zero
finally...
END....
>>>

從輸出可以看到,當錯誤發生時,后續語句print("result:", r)不會被執行,except由於捕獲到ZeroDivisionError因此被執行。
最后,finally語句被執行。然后,程序繼續按照流程往下走。

如果把除數0 變成2,則執行結果如下

try....
result 5.0
finally...
END....
>>>

由於沒有錯誤發生,所以except語句塊不會被執行,但是finally如果有則一定會被執行,當然finally也可以沒有
你還可以猜測,錯誤應該有很多種類,日過發生了不同類型的錯誤,應該由不同的except語句塊處理。
沒錯,可以有多個except來捕獲不同類型的錯誤:

try:
    print("try.....")
    r = 10 / int("a")
    print("result:", r)

except ValueError as e:
    print("ValueError:", e)

except ZeroDivisionError as e:
    print("ZeroDivisionError:", e)

finally:
    print("finally...")

print("END...")

int()函數可能會拋出ValueError,所以我們用一個except捕獲ValueError,用另一個except捕獲ZeroDivisionError
此外,如果沒有錯誤發生,可以再except語句塊后面加一個else,當沒有錯誤發生時,會自動執行else語句。

try:
    print("try...")
    r = 10 / int("2")
    print("result:", r)

except ValueError as e:
    print("ValueError:", e)

except ZeroDivisionError as e:
    print("ZeroDivisionError:", e)

else:
    print("No error!")

finally:
    print("finally...")

print("END")

python的錯誤其實也是class,所有的錯誤類型都繼承自BaseException,
所以在使用except時需要注意的是,它不但捕獲該類型的錯誤,還把其子類也“一網打盡”。
比如:

try:
    foo()

except ValueError as e:
    print("ValueError")

except UnicodeError as e:
    print("UnicodeError")

第二個except永遠也捕獲不到UnicodeError, 因為UnicodeError是ValueError的子類
如果有,也是被第一個except給捕獲了。
python所有的錯誤都是BaseException類派生的。

所有常見的錯誤類型和繼承關系看這里:
https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#exception-hierarchy

使用try...exccept捕獲錯誤還有一個巨大的好處,就是可以跨越多層調用,比如函數main()調用foo()
foo()調用bar(),結果bar()出錯了,這時,只要main()捕獲到了,就可以處理:

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    try:
        bar("0")
    except Exception as e:
        print("Error:", e)

    finally:
        print("finally...")

也就是說,不需要在每個可能出錯的地方去捕獲異常,只要在合適的層次去捕獲就可以了。
這樣一來,就大大減少了寫 try...except...finally的麻煩。


二、調用堆棧

如果錯誤沒有被捕獲,他就會一直往上拋,最后被python解釋器捕獲,打印一個錯誤信息,然后程序退出。

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    bar("0")

main()

執行結果為:

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Python36/test.py", line 10, in <module>
    main()
  File "C:/Python36/test.py", line 8, in main
    bar("0")
  File "C:/Python36/test.py", line 5, in bar
    return foo(s) * 2
  File "C:/Python36/test.py", line 2, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero

出錯並不可怕,可怕的時不知道哪里出錯了。解讀錯誤信息時定位錯誤的關鍵。
我們從上往下可以看到整個錯誤的調用函數鏈。

錯誤第一行:
Traceback (most recent call last):
這告訴我們的是錯誤的跟蹤信息。

File "C:/Python36/test.py", line 10, in < module >
main()
說明調用main()出錯了,在代碼文件test.py中第10行,但是原因是第8行:

File"C:/Python36/test.py", line8, in main
bar("0")
調用bar("0")出錯了,在代碼文件test.py中第8行,但原因是第5行:


File"C:/Python36/test.py", line5, in bar
return foo(s) * 2
調用return foo(s) * 2時出錯了,在test.py中第5行,但原因是第2行


File "C:/Python36/test.py", line 2, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero

這時我們找到了源頭,原來在第2行調用return 10 / int(s)出錯了,錯誤為ZeroDivisionError


三、記錄錯誤

如果不捕獲錯誤,自然可以讓python解釋器來打印出錯誤堆棧,但是程序也被結束了。
既然我們能捕獲錯誤,就可以把錯誤堆棧打印出來,然后分析錯誤原因,同時,讓程序繼續執行下去。

python內置的logging模塊可以非常容易地記錄錯誤信息:
import logging

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    try:
        bar("0")
    except Exception as e:
        logging.exception(e)

main()
print("END")

輸出結果為:
ERROR:root:division by zero
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Python36/test.py", line 12, in main
    bar("0")
  File "C:/Python36/test.py", line 8, in bar
    return foo(s) * 2
  File "C:/Python36/test.py", line 5, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero
END

同樣是出錯,但程序打印完錯誤信息后會繼續執行,並正常退出。

通過配置,logging還可以把錯誤記錄到日志文件里,方便事后排查。


四、拋出錯誤

因為錯誤是class,捕獲一個錯誤就是捕獲到該class的一個實例。
因此,錯誤並不是憑空產生的,而是有意創建並拋出的。

python的內置函數會拋出很多類型的錯誤,我們自己編寫的函數也可以拋出錯誤。

如果要拋出錯誤,首先根據需要,可以定義一個錯誤的class,選擇好繼承關系,然后用raise語句拋出一個錯誤的實例:

class FooError(ValueError):
    pass

def foo(s):
    n =  int(s)
    if n == 0:
        raise FooError("invalid value: %s" % s)
    return 10 / n

foo("0")

輸出結果:
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Python36/test.py", line 10, in <module>
    foo("0")
  File "C:/Python36/test.py", line 7, in foo
    raise FooError("invalid value: %s" % s)
FooError: invalid value: 0

只有在必要的時候才定義我們自己的錯誤類型。
如果可以選擇python已有的內置錯誤類型(比如ValueError, TypeError),盡量使用python內置的錯誤類型。

最后,我們來看另一種錯誤處理方式:

def foo(s):
    n = int(s)
    if n == 0:
        raise ValueError("invalid value: %s" % s)
    return 10 / n

def bar():
    try:
        foo("0")
    except ValueError as e:
        print("ValieError")
        raise

bar()

在bar()函數中,我們明明已經捕獲了錯誤,但是,打印一個ValueError之后
又通過raise語句拋出去了。這不是有病嗎

其實,這種錯誤處理方式不但沒病,而且相當常見。
捕獲錯誤目的只是記錄一下,便於或許追蹤。

但是,由於當前函數不知道應該怎么處理該錯誤,所以,最恰當的方式是繼續往上拋,讓頂層調用者去處理。
好比一個員工處理不了一個問題時,就把問題一直往上拋,最終會拋給CEO去解決。

注意:raise語句如果不帶參數,就會把當前錯誤原樣拋出。
此外,在except中raise一個Error,還可以改寫錯誤類型


try:
    10 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError("do not input zero!")

輸出結果:
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Python36/test.py", line 4, in <module>
    raise ValueError("do not input zero!")
ValueError: do not input zero!
>>>

只要是合理的轉換邏輯就可以,但是,絕不應該把一個IOError轉成毫不相干的valueError.

總結:

python內置的 try...except...finally 用來處理錯誤十分方便。
出錯時,會分析錯誤信息並定位錯誤發生的代碼位置才是關鍵的。

程序也可以主動拋出錯誤,讓調用者來處理相應的錯誤。
但是應該在文檔中寫清楚可能會拋出哪些錯誤,以及錯誤產生的原因。

來源:https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/00143191375461417a222c54b7e4d65b258f491c093a515000

 


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