Python3之錯誤處理

  在程序運行的過程當中,若是發生了錯誤,能夠事先約定返回一個錯誤代碼,這樣,就能夠知道是否有錯,以及錯誤的緣由。在操做系統提供的調用中,返回錯誤碼很是常見。好比打開文件的函數open(),成功時返回文件描述符(就是一個整數),出錯時返回-1html

  用錯誤碼來表示是否出錯十分不便,由於函數自己應該返回的正確結果和錯誤碼混在一塊兒,形成調用者必須用大量代碼來判斷是否出錯:python

  error.py函數

def some_function():
    return (-1)
def foo():
    r=some_function()
    if r==(-1):
        return (-1)
    return r
def bar():
    r=foo()
    if r==(-1):
        print('Error')
    else:
        pass

bar()

  調用函數bar()執行r=foo()調用函數foo() some_function()模擬返回錯誤碼-1,因此打印出錯誤代碼Error操作系統

  運行結果日誌

Error

  一旦出錯,還要一級一級上報,直到某個函數能夠處理該錯誤(好比,給用戶輸出一個錯誤信息)。code

  因此高級語言一般都內置了一套try...except...finally..錯誤處理機制,Python也不例外htm

  try blog

  看看try的機制 do_try.py繼承

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

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

  當咱們認爲某些代碼可能會出錯時,就能夠用try來運行這段代碼,若是執行出錯,則後續代碼不會繼續執行,而是直接跳轉之錯誤處理代碼,即except語句塊,執行完except後,若是有finally語句塊,則執行finally語句塊,至此,執行完畢utf-8

  上面代碼在計算10/0時會產生一個除法運算錯誤

try...
except: division by zero
finally...
END

  從輸出能夠看出,當錯誤發生時,後續語句print('result:',r)不會被執行,except因爲捕獲到ZeroDivisionError,所以被執行。最後,finally語句被執行

  若是把除數0改成2則執行結果以下

try...
result: 5.0
finally...
END

  因爲沒有錯誤發生,因此except語句塊不會被執行,可是finally若是有,則必定會被執行(能夠沒有finally語句)。

  錯誤還有不少種類,若是發生了不一樣類型的錯誤,應該由不一樣的except語句塊出來。能夠有多個except來捕獲不一樣類型的錯誤:

try:
    print('try...')
    r = 10 / int('a')
    print('result:', r)
except ValueError as e:
    print('ValueError',e)
except ZeroDivisionError as e:
    print('except:', e)
finally:
    print('finally...')
print('END')

  int()函數可能會拋出ValueError錯誤,因此咱們用一個except捕獲ValueError錯誤,用另外一個except捕獲ZeroDivisionError

  運行結果

try...
ValueError invalid literal for int() with base 10: 'a'
finally...
END

  若是沒有錯誤發生,能夠在except語句塊後加一個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('except:', e)
else:
    print('no error!')
finally:
    print('finally...')
print('END')

  運行結果

try...
result: 5.0
no error!
finally...
END

  python的錯誤其實也是class,全部的錯誤類型都繼承自BaseException,因此在使用except時,須要注意的是,它不但捕獲該類型的錯誤,還把其子類也一網打盡,好比

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,由於UnicodeErrorValueError的子類,若是有,也被第一個except給捕獲了。

  Python全部的錯誤都是從BaseException類派生的,常見的錯誤類型和繼承關係看這裏:

  https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#exception-hierarchy

  使用try..eccept捕獲錯誤還有一個巨大好處,就是能夠跨越多層調用,好比盡是main()調用foo(),foo()調用bar(),結果bar()出錯了,這時只要main()捕獲到了,就能夠處理

  err1.py

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..')

main()

  執行結果

Error: division by zero
finally..

  也就是說,不須要在每一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能夠了。這樣一來,就大大減小了寫try...except...finally的麻煩。

  

  調用棧

  若是錯誤沒有被捕獲,它會一直往上拋,最後被python解釋器捕獲,打印一個錯誤信息,而後程序退出。

  err.py

# err.py
def foo(s):
    return 10 / int(s)

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

def main():
    bar('0')

main()

  執行結果以下

Traceback (most recent call last):
  File "err.py", line 11, in <module>
    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,可怕的是不知道哪裏出錯了。解讀錯誤信息是定位錯誤的關鍵。咱們從上往下能夠看到整個錯誤的調用函數鏈:

  錯誤信息第1行:

Traceback (most recent call last):

  告訴咱們這是錯誤跟蹤信息

  第2,3行

File "err.py", line 11, in <module>
    main()

  調用main()出錯了,在代碼文件err.py的第11行代碼,但緣由是第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,但緣由是第6行

 File "err.py", line 6, in bar
    return foo(s) * 2

  緣由是return foo(s) * 2這個語句出錯了,但這還不是最終緣由,繼續往下看:

File "err.py", line 3, in foo
    return 10 / int(s)

  緣由是return 10 / int(s)這個語句出錯了,這是錯誤產生的源頭,由於下面打印了:

ZeroDivisionError: division by zero

  根據錯誤類型ZeroDivisionError,咱們判斷,int(s)自己並無出錯,可是int(s)返回0,在計算10 / 0時出錯,至此,找到錯誤源頭。

 

  記錄錯誤

  若是不捕獲錯誤,天然可讓python解釋器打印出錯誤堆棧,但程序也被結束了。既然咱們能捕獲錯誤,就能夠把錯誤棧打印出來,而後分析錯誤緣由,同時,讓程序繼續執行下去

  python內置的logging模塊能夠很是容易滴記錄錯誤信息

  err_logging.py

# err_logging.py

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')

  一樣是出錯,但程序打印完錯誤信息會繼續執行,並正常退出

ERROR:root:division by zero
Traceback (most recent call last):
  File "err_logging.py", line 13, in main
    bar('0')
  File "err_logging.py", line 9, in bar
    return foo(s) * 2
  File "err_logging.py", line 6, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero
END

  經過配置,logging還能夠把錯誤記錄到日誌文件裏,方便過後排查

 

  拋出錯誤

  由於錯誤是class,捕獲一個錯誤就是捕獲到該class的一個實例。所以,錯誤並非憑空產生的,而是有意建立並拋出的。python的內置函數會拋出不少類型的錯誤,咱們本身編寫的函數也能夠拋出錯誤。

  若是要拋出錯誤,首先根據須要,能夠定義一個錯誤class,選擇好繼承關係,而後,用raise語句拋出一個錯誤的實例:

  err_raise.py

# err_raise.py
class FooError(ValueError):
    pass

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

foo('0')

  執行,能夠最後跟蹤到咱們本身定義的錯誤

Traceback (most recent call last):
  File "err_raise.py", line 11, in <module>
    foo('0')
  File "err_raise.py", line 8, in foo
    raise FooError('invalid value: %s' % s)
__main__.FooError: invalid value: 0

  只有在必要的時候才定義咱們本身的錯誤類型。若是能夠選擇Python已有的內置的錯誤類型(好比ValueErrorTypeError),儘可能使用Python內置的錯誤類型。

  最後,咱們來看另外一種錯誤處理的方式:

  err_reraise.py

# err_reraise.py

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('ValueError!')
        raise

bar()

  運行結果

ValueError!
Traceback (most recent call last):
  File "err_reraise.py", line 16, in <module>
    bar()
  File "err_reraise.py", line 11, in bar
    foo('0')
  File "err_reraise.py", line 6, in foo
    raise ValueError('invalid value: %s' % s)
ValueError: invalid value: 0

  

  在bar()函數中,咱們明明已經捕獲了錯誤,可是,打印一個ValueError!後,又把錯誤經過raise語句拋出去了,這不有病麼?

  其實這種錯誤處理方式不但沒病,並且至關常見。捕獲錯誤目的只是記錄一下,便於後續追蹤。可是,因爲當前函數不知道應該怎麼處理該錯誤,因此,最恰當的方式是繼續往上拋,讓頂層調用者去處理。比如一個員工處理不了一個問題時,就把問題拋給他的老闆,若是他的老闆也處理不了,就一直往上拋,最終會拋給CEO去處理

  raise語句若是不帶參數,就會把當前錯誤原樣拋出。此外,在except中raise一個Error,還能夠把一種類型的錯誤轉化成另外一種類型

try:
  10/0
except ZeroDivisionError:
  raise ValueError('Input Error')

  只要是合理的轉換邏輯就能夠,可是,決不該該把一個IOError轉換成絕不相干的ValueError

  練習

  運行下面的代碼,根據異常信息進行分析,定位出錯誤源頭,並修復:

  err2

from functools import reduce

def str2num(s):
    return int(s)

def calc(exp):
    ss = exp.split('+')
    ns = map(str2num, ss)
    return reduce(lambda acc, x: acc + x, ns)

def main():
    r = calc('100 + 200 + 345')
    print('100 + 200 + 345 =', r)
    r = calc('99 + 88 + 7.6')
    print('99 + 88 + 7.6 =', r)

main()

  運行報錯以下

100 + 200 + 345 = 645
Traceback (most recent call last):
  File "err2.py", line 17, in <module>
    main()
  File "err2.py", line 14, in main
    r = calc('99 + 88 + 7.6')
  File "err2.py", line 9, in calc
    return reduce(lambda acc, x: acc + x, ns)
  File "err2.py", line 4, in str2num
    return int(s)
ValueError: invalid literal for int() with base 10: ' 7.6'

  int必須接參數爲整數不能爲浮點數,因此7.6須要修改爲整數

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