Python 异常处理 - 文章教程

Python 异常处理

发布于 2021-07-22 字数 5096 浏览 861 评论 0

在程序运行的过程中,如果发生了错误,可以事先约定返回一个错误代码,这样,就可以知道是否有错,以及出错的原因。在操作系统提供的调用中,返回错误码非常常见。比如打开文件的函数open(),成功时返回文件描述符(就是一个整数),出错时返回 -1。

用错误码来表示是否出错十分不便,因为函数本身应该返回的正常结果和错误码混在一起,造成调用者必须用大量的代码来判断是否出错:

所以高级语言通常都内置了一套 try…except…finally… 的错误处理机制,Python 也不例外。

try

让我们用一个例子来看看 try 的机制:

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

当我们认为某些代码可能会出错时,就可以用try来运行这段代码,如果执行出错,则后续代码不会继续执行,而是直接跳转至错误处理代码,即except语句块,执行完except后,如果有finally语句块,则执行finally语句块,至此,执行完毕。

上面的代码在计算10 / 0时会产生一个除法运算错误:

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

从输出可以看到,当错误发生时,后续语句print(‘result:’, r)不会被执行,except 由于捕获到 ZeroDivisionError,因此被执行。最后,finally语句被执行。然后,程序继续按照流程往下走。

如果把除数0改成2,则执行结果如下:

try...
result: 5
finally...
END

由于没有错误发生,所以except语句块不会被执行,但是finally如果有,则一定会被执行(可以没有finally语句)。

你还可以猜测,错误应该有很多种类,如果发生了不同类型的错误,应该由不同的 except 语句块处理。没错,可以有多个except来捕获不同类型的错误:

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()函数可能会抛出ValueError,所以我们用一个except捕获ValueError,用另一个except捕获ZeroDivisionError。

此外,如果没有错误发生,可以在except语句块后面加一个else,当没有错误发生时,会自动执行else语句:

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的错误其实也是class,所有的错误类型都继承自BaseException,所以在使用except时需要注意的是,它不但捕获该类型的错误,还把其子类也“一网打尽”。比如:

try:
    foo()
except ValueError as e:
    print('ValueError')
except UnicodeError as e:
    print('UnicodeError')

第二个except永远也捕获不到UnicodeError,因为UnicodeError是 ValueError 的子类,如果有,也被第一个except给捕获了。

Python所有的错误都是从BaseException类派生的,常见的错误类型和继承关系看这里:https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#exception-hierarchy

调用栈

如果错误没有被捕获,它就会一直往上抛,最后被Python解释器捕获,打印一个错误信息,然后程序退出。

记录错误

如果不捕获错误,自然可以让Python解释器来打印出错误堆栈,但程序也被结束了。既然我们能捕获错误,就可以把错误堆栈打印出来,然后分析错误原因,同时,让程序继续执行下去。

Python内置的logging模块可以非常容易地记录错误信息:

# 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')

同样是出错,但程序打印完错误信息后会继续执行,并正常退出:

$ python3 err_logging.py
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

通过配置,logging还可以把错误记录到日志文件里,方便事后排查。

抛出错误

因为错误是 class,捕获一个错误就是捕获到该 class 的一个实例。因此,错误并不是凭空产生的,而是有意创建并抛出的。Python的内置函数会抛出很多类型的错误,我们自己编写的函数也可以抛出错误。

如果要抛出错误,首先根据需要,可以定义一个错误的class,选择好继承关系,然后,用raise语句抛出一个错误的实例:

# 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')

执行,可以最后跟踪到我们自己定义的错误:

$ python3 err_raise.py 
Traceback (most recent call last):
  File "err_throw.py", line 11, in <module>
    foo('0')
  File "err_throw.py", line 8, in foo
    raise FooError('invalid value: %s' % s)
__main__.FooError: invalid value: 0

只有在必要的时候才定义我们自己的错误类型。如果可以选择 Python 已有的内置的错误类型(比如 ValueError,TypeError),尽量使用 Python 内置的错误类型。

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