Python中的異常處理

Python中的異常處理

 　　這篇文章主要介紹瞭解析Python中的異常處理,異常處理是學習每門程式設計語言都必須掌握的重要知識,本文代碼基於Python2.x版本,需要的朋友可以參考下

　　在程式啟動並執行過程中，如果發生了錯誤，可以事先約定返回一個錯誤碼，這樣，就可以知道是否有錯，以及出錯的原因。在作業系統提供的調用中，返回錯誤碼非常常見。比如開啟檔案的函數open()，成功時返迴文件描述符(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：

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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

　　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，給使用者輸出一個錯誤資訊)。

　　所以進階語言通常都內建了一套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：

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try: print 'try...' r = 10 / 0 print 'result:', r except ZeroDivisionError, 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，則後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後，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：

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try... except: integer division or modulo by zero finally... END

　　從輸出可以看到，當錯誤發生時，後續語句print 'result:', r不會被執行，except由於捕獲到ZeroDivisionError，因此被執行。最後，finally語句被執行。然後，程式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：

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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：

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try: print 'try...' r = 10 / int('a') print 'result:', r except ValueError, e: print 'ValueError:', e except ZeroDivisionError, 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，可以在except語句塊後面加一個else，當沒有錯誤發生時，會自動執行else語句：

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

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try: foo() except StandardError, e: print 'StandardError' except ValueError, e: print 'ValueError'

　　第二個except永遠也捕獲不到ValueError，因為ValueError是StandardError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係看這裡：

　　https://docs.python.org/2/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：

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def foo(s): return 10 / int(s)   def bar(s): return foo(s) * 2   def main(): try: bar('0') except StandardError, e: print 'Error!' 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。

　　呼叫堆疊

　　如果錯誤沒有被捕獲，它就會一直往上拋，最後被Python解譯器捕獲，列印一個錯誤資訊，然後程式退出。來看看err.py：

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# 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：

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$ python err.py 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: integer division or modulo by zero

　　出錯並不可怕，可怕的是不知道哪裡出錯了。解讀錯誤資訊是定位錯誤的關鍵。我們從上往下可以看到整個錯誤的調用函數鏈：

　　錯誤資訊第1行：

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1	Traceback (most recent call last):

　　告訴我們這是錯誤的跟蹤資訊。

　　第2行：

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1 2	File "err.py", line 11, in <module> main()

　　調用main()出錯了，在代碼檔案err.py的第11行代碼，但原因是第9行：

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1 2	File "err.py", line 9, in main bar('0')

　　調用bar('0')出錯了，在代碼檔案err.py的第9行代碼，但原因是第6行：

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1 2	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：

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1 2	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，因為下面列印了：

　　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。

　　記錄錯誤

　　如果不捕獲錯誤，自然可以讓Python解譯器來列印出錯誤堆棧，但程式也被結束了。既然我們能捕獲錯誤，就可以把錯誤堆棧列印出來，然後分析錯誤原因，同時，讓程式繼續執行下去。

　　Python內建的logging模組可以非常容易地記錄錯誤資訊：

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# err.py import logging   def foo(s): return 10 / int(s)   def bar(s): return foo(s) * 2   def main(): try: bar('0') except StandardError, e: logging.exception(e)   main() print 'END'

　　同樣是出錯，但程式列印完錯誤資訊後會繼續執行，並正常退出：

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$ python err.py ERROR:root:integer division or modulo by zero Traceback (most recent call last): File "err.py", line 12, in main bar('0') File "err.py", line 8, in bar return foo(s) * 2 File "err.py", line 5, in foo return 10 / int(s) ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero END

　　通過配置，logging還可以把錯誤記錄到記錄檔裡，方便事後排查。

　　拋出錯誤

　　因為錯誤是class，捕獲一個錯誤就是捕獲到該class的一個執行個體。因此，錯誤並不是憑空產生的，而是有意建立並拋出的。Python的內建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，選擇好繼承關係，然後，用raise語句拋出一個錯誤的執行個體：

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# err.py class FooError(StandardError): pass   def foo(s): n = int(s) if n==0: raise FooError('invalid value: %s' % s) return 10 / n

　　執行，可以最後跟蹤到我們自己定義的錯誤：

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$ python err.py Traceback (most recent call last): ... __main__.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已有的內建的錯誤類型(比如ValueError，TypeError)，盡量使用Python內建的錯誤類型。

　　最後，我們來看另一種錯誤處理的方式：

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# err.py def foo(s): n = int(s) return 10 / n   def bar(s): try: return foo(s) * 2 except StandardError, e: print 'Error!' raise   def main(): bar('0')   main()

　　在bar()函數中，我們明明已經捕獲了錯誤，但是，列印一個Error!後，又把錯誤通過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，而且相當常見。捕獲錯誤目的只是記錄一下，便於後續追蹤。但是，由於當前函數不知道應該怎麼處理該錯誤，所以，最恰當的方式是繼續往上拋，讓頂層調用者去處理。

　　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，還可以把一種類型的錯誤轉化成另一種類型：

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try: 10 / 0 except ZeroDivisionError: raise ValueError('input error!')

　　只要是合理的轉換邏輯就可以，但是，決不應該把一個IOError轉換成毫不相干的ValueError。

　　小結

　　Python內建的try...except...finally用來處理錯誤十分方便。出錯時，會分析錯誤資訊並定位錯誤發生的代碼位置才是最關鍵的。

　　程式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。