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Python必學原始碼庫,Python的錯誤處理方法!

在程式執行的過程中,如果發生了錯誤,可以事先約定返回一個錯誤程式碼,這樣,就可以知道是否有錯,以及出錯的原因。在作業系統提供的呼叫中,返回錯誤碼非常常見。比如開啟檔案的函式open(),成功時返回檔案描述符(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,因為函式本身應該返回的正常結果和錯誤碼混在一起,造成呼叫者必須用大量的程式碼來判斷是否出錯:

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,直到某個函式可以處理該錯誤(比如,給使用者輸出一個錯誤資訊)。

所以高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:

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

當我們認為某些程式碼可能會出錯時,就可以用try

來執行這段程式碼,如果執行出錯,則後續程式碼不會繼續執行,而是直接跳轉至錯誤處理程式碼,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。

上面的程式碼在計算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,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:

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,如果發生了不同型別的錯誤,應該由不同的except語句塊處理。沒錯,可以有多個except來捕獲不同型別的錯誤:

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()函式可能會丟擲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('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,所有的錯誤型別都繼承自BaseException,所以在使用except時需要注意的是,它不但捕獲該型別的錯誤,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UnicodeErrorValueError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,常見的錯誤型別和繼承關係看這裡:

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,就是可以跨越多層呼叫,比如函式main()呼叫foo()foo()呼叫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。

呼叫棧

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

$ python3 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: division 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呼叫函式鏈:

錯誤資訊第1行:

Traceback (most recent call last):

告訴我們這是錯誤的跟蹤資訊。

第2~3行:

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

呼叫main()出錯了,在程式碼檔案err.py的第11行程式碼,但原因是第9行:

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

呼叫bar('0')出錯了,在程式碼檔案err.py的第9行程式碼,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,因為下面列印了:

ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

根據錯誤型別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。