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,造成調用者必須用大量的代碼來判斷是否出錯:
def foo():
r = some_function()
if r==(-1):
return (-1)
# do something
return r
def bar():
r = foo()
if r==(-1):
print(‘Error’)
else:
pass
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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改成2,則執行結果如下:
try…
result: 5
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(可以沒有finally語句)。
你還可以猜測,錯誤應該有很多種類,如果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’)
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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,可以在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,也被第一個except給捕獲了。
Python所有的錯誤都是從BaseException類派生的,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…except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錯誤,只要在合適的層次去捕獲錯誤就可以了。這樣一來,就大大減少了寫try…except…finally的麻煩。
調用棧
如果錯誤沒有被捕獲,它就會一直往上拋,最后被Python解釋器捕獲,打印一個錯誤信息,然后程序退出。來看看err.py:
def foo(s):
return 10 / int(s)
def bar(s):
return foo(s) * 2
def main():
bar(‘0’)
main()
執行,結果如下:
$ python3 err.py
Traceback (most recent call last):
File “err.py”, line 11, in
main()
File “err.py”, line 9, in main
bar(‘0’)
File “err.py”, line 6, in bar
return foo(s) * 2
File “err.py”, line 3, in foo
return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero
出錯並不可怕,可怕的是不知道哪里出錯了。解讀錯誤信息是定位錯誤的關鍵。我們從上往下可以看到整個錯誤的調用函數鏈:
錯誤信息第1行:
Traceback (most recent call last):
告訴我們這是錯誤的跟蹤信息。
第2~3行:
File “err.py”, line 11, in
main()
調用main()出錯了,在代碼文件err.py的第11行代碼,但原因是第9行:
File “err.py”, line 9, in main
bar(‘0’)
調用bar(‘0’)出錯了,在代碼文件err.py的第9行代碼,但原因是第6行:
File “err.py”, line 6, in bar
return foo(s) * 2
原因是return foo(s) * 2這個語句出錯了,但這還不是最終原因,繼續往下看:
File “err.py”, line 3, in foo
return 10 / int(s)
原因是return 10 / int(s)這個語句出錯了,這是錯誤產生的源頭,因為下面打印了:
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
根據錯誤類型ZeroDivisionError,我們判斷,int(s)本身並沒有出錯,但是int(s)返回0,在計算10 / 0時出錯,至此,找到錯誤源頭。
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