【根據廖雪峯python教程整理】
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,因爲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
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。
一、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, e:
print 'except:', e
finally:
print 'finally...'
print 'END'
當我們認爲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:
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, 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:
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:
try:
foo()
except StandardError, e:
print 'StandardError'
except ValueError, e:
print 'ValueError'
第二個except永遠也捕獲不到ValueError,因爲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裏:
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:
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。
二、調用堆棧
如果錯誤沒有被捕獲,它就會一直往上拋,最後被Python解釋器捕獲,打印一個錯誤信息,然後程序退出。來看看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,結果如下:
$ 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,可怕的是不知道哪裏出錯了。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,因爲下面打印了:
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。
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,然後分析錯誤原因,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:
# 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,但程序打印完錯誤信息後會繼續執行,並正常退出:
$ 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日誌文件裏,方便事後排查。
四、拋出錯誤
因爲錯誤是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,選擇好繼承關係,然後,用raise語句拋出一個錯誤的實例:
# 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:
$ 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已有的內置的錯誤類型(比如ValueError,TypeError),儘量使用Python內置的錯誤類型。
最後,我們來看另一種錯誤處理的方式:
# 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,打印一個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:
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纔是最關鍵的。
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。