python錯(cuò)誤處理詳解
在程序運(yùn)行的過(guò)程中，如果發(fā)生了錯(cuò)誤，可以事先約定返回一個(gè)錯(cuò)誤代碼，這樣，就可以知道是否有錯(cuò)，以及出錯(cuò)的原因。在操作系統(tǒng)提供的調(diào)用中，返回錯(cuò)誤碼非常常見(jiàn)。比如打開(kāi)文件的函數(shù)open()，成功時(shí)返回文件描述符（就是一個(gè)整數(shù)），出錯(cuò)時(shí)返回-1。
用錯(cuò)誤碼來(lái)表示是否出錯(cuò)十分不便，因?yàn)楹瘮?shù)本身應(yīng)該返回的正常結(jié)果和錯(cuò)誤碼混在一起，造成調(diào)用者必須用大量的代碼來(lái)判斷是否出錯(cuò)：
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(cuò)，還要一級(jí)一級(jí)上報(bào)，直到某個(gè)函數(shù)可以處理該錯(cuò)誤（比如，給用戶(hù)輸出一個(gè)錯(cuò)誤信息）。
所以高級(jí)語(yǔ)言通常都內(nèi)置了一套try...except...finally...的錯(cuò)誤處理機(jī)制，Python也不例外。
try
讓我們用一個(gè)例子來(lái)看看try的機(jī)制：
try:
print 'try...'
r = 10 / 0
print 'result:', r
except ZeroDivisionError, e:
print 'except:', e
finally:
print 'finally...'
print 'END'
當(dāng)我們認(rèn)為某些代碼可能會(huì)出錯(cuò)時(shí)，就可以用try來(lái)運(yùn)行這段代碼，如果執(zhí)行出錯(cuò)，則后續(xù)代碼不會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，而是直接跳轉(zhuǎn)至錯(cuò)誤處理代碼，即except語(yǔ)句塊，執(zhí)行完except后，如果有finally語(yǔ)句塊，則執(zhí)行finally語(yǔ)句塊，至此，執(zhí)行完畢。
上面的代碼在計(jì)算10 / 0時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)除法運(yùn)算錯(cuò)誤：
try...
except: integer division or modulo by zero
finally...
END
從輸出可以看到，當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，后續(xù)語(yǔ)句print 'result:', r不會(huì)被執(zhí)行，except由于捕獲到ZeroDivisionError，因此被執(zhí)行。最后，finally語(yǔ)句被執(zhí)行。然后，程序繼續(xù)按照流程往下走。
如果把除數(shù)0改成2，則執(zhí)行結(jié)果如下：
try...
result: 5
finally...
END
由于沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生，所以except語(yǔ)句塊不會(huì)被執(zhí)行，但是finally如果有，則一定會(huì)被執(zhí)行（可以沒(méi)有finally語(yǔ)句）。
你還可以猜測(cè)，錯(cuò)誤應(yīng)該有很多種類(lèi)，如果發(fā)生了不同類(lèi)型的錯(cuò)誤，應(yīng)該由不同的except語(yǔ)句塊處理。沒(méi)錯(cuò)，可以有多個(gè)except來(lái)捕獲不同類(lèi)型的錯(cuò)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(shù)可能會(huì)拋出ValueError，所以我們用一個(gè)except捕獲ValueError，用另一個(gè)except捕獲ZeroDivisionError。
此外，如果沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生，可以在except語(yǔ)句塊后面加一個(gè)else，當(dāng)沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，會(huì)自動(dòng)執(zhí)行else語(yǔ)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(cuò)誤其實(shí)也是class，所有的錯(cuò)誤類(lèi)型都繼承自BaseException，所以在使用except時(shí)需要注意的是，它不但捕獲該類(lèi)型的錯(cuò)誤，還把其子類(lèi)也“一網(wǎng)打盡”。比如：
try:
foo()
except StandardError, e:
print 'StandardError'
except ValueError, e:
print 'ValueError'
第二個(gè)except永遠(yuǎn)也捕獲不到ValueError，因?yàn)閂alueError是StandardError的子類(lèi)，如果有，也被第一個(gè)except給捕獲了。
Python所有的錯(cuò)誤都是從BaseException類(lèi)派生的，常見(jiàn)的錯(cuò)誤類(lèi)型和繼承關(guān)系看這里：
https://docs.python.org/2/library/exceptions.html#exception-hierarchy
使用try...except捕獲錯(cuò)誤還有一個(gè)巨大的好處，就是可以跨越多層調(diào)用，比如函數(shù)main()調(diào)用foo()，foo()調(diào)用bar()，結(jié)果bar()出錯(cuò)了，這時(shí)，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(shuō)，不需要在每個(gè)可能出錯(cuò)的地方去捕獲錯(cuò)誤，只要在合適的層次去捕獲錯(cuò)誤就可以了。這樣一來(lái)，就大大減少了寫(xiě)try...except...finally的麻煩。
調(diào)用堆棧
如果錯(cuò)誤沒(méi)有被捕獲，它就會(huì)一直往上拋，最后被Python解釋器捕獲，打印一個(gè)錯(cuò)誤信息，然后程序退出。來(lái)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(zhí)行，結(jié)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(cuò)并不可怕，可怕的是不知道哪里出錯(cuò)了。解讀錯(cuò)誤信息是定位錯(cuò)誤的關(guān)鍵。我們從上往下可以看到整個(gè)錯(cuò)誤的調(diào)用函數(shù)鏈：
錯(cuò)誤信息第1行：
Traceback (most recent call last):
告訴我們這是錯(cuò)誤的跟蹤信息。
第2行：
File "err.py", line 11, in <module>
main()
調(diào)用main()出錯(cuò)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(diào)用bar('0')出錯(cuò)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(gè)語(yǔ)句出錯(cuò)了，但這還不是最終原因，繼續(xù)往下看：
File "err.py", line 3, in foo
return 10 / int(s)
原因是return 10 / int(s)這個(gè)語(yǔ)句出錯(cuò)了，這是錯(cuò)誤產(chǎn)生的源頭，因?yàn)橄旅娲蛴×耍?br />
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
根據(jù)錯(cuò)誤類(lèi)型ZeroDivisionError，我們判斷，int(s)本身并沒(méi)有出錯(cuò)，但是int(s)返回0，在計(jì)算10 / 0時(shí)出錯(cuò)，至此，找到錯(cuò)誤源頭。
記錄錯(cuò)誤
如果不捕獲錯(cuò)誤，自然可以讓Python解釋器來(lái)打印出錯(cuò)誤堆棧，但程序也被結(jié)束了。既然我們能捕獲錯(cuò)誤，就可以把錯(cuò)誤堆棧打印出來(lái)，然后分析錯(cuò)誤原因，同時(shí)，讓程序繼續(xù)執(zhí)行下去。
Python內(nèi)置的logging模塊可以非常容易地記錄錯(cuò)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(cuò)，但程序打印完錯(cuò)誤信息后會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，并正常退出：
$ 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(guò)配置，logging還可以把錯(cuò)誤記錄到日志文件里，方便事后排查。
拋出錯(cuò)誤
因?yàn)殄e(cuò)誤是class，捕獲一個(gè)錯(cuò)誤就是捕獲到該class的一個(gè)實(shí)例。因此，錯(cuò)誤并不是憑空產(chǎn)生的，而是有意創(chuàng)建并拋出的。Python的內(nèi)置函數(shù)會(huì)拋出很多類(lèi)型的錯(cuò)誤，我們自己編寫(xiě)的函數(shù)也可以?huà)伋鲥e(cuò)誤。
如果要拋出錯(cuò)誤，首先根據(jù)需要，可以定義一個(gè)錯(cuò)誤的class，選擇好繼承關(guān)系，然后，用raise語(yǔ)句拋出一個(gè)錯(cuò)誤的實(shí)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(zhí)行，可以最后跟蹤到我們自己定義的錯(cuò)誤：
$ python err.py
Traceback (most recent call last):
...
__main__.FooError: invalid value: 0
只有在必要的時(shí)候才定義我們自己的錯(cuò)誤類(lèi)型。如果可以選擇Python已有的內(nèi)置的錯(cuò)誤類(lèi)型（比如ValueError，TypeError），盡量使用Python內(nèi)置的錯(cuò)誤類(lèi)型。
最后，我們來(lái)看另一種錯(cuò)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(shù)中，我們明明已經(jīng)捕獲了錯(cuò)誤，但是，打印一個(gè)Error!后，又把錯(cuò)誤通過(guò)raise語(yǔ)句拋出去了，這不有病么？
其實(shí)這種錯(cuò)誤處理方式不但沒(méi)病，而且相當(dāng)常見(jiàn)。捕獲錯(cuò)誤目的只是記錄一下，便于后續(xù)追蹤。但是，由于當(dāng)前函數(shù)不知道應(yīng)該怎么處理該錯(cuò)誤，所以，最恰當(dāng)?shù)姆绞绞抢^續(xù)往上拋，讓頂層調(diào)用者去處理。
raise語(yǔ)句如果不帶參數(shù)，就會(huì)把當(dāng)前錯(cuò)誤原樣拋出。此外，在except中raise一個(gè)Error，還可以把一種類(lèi)型的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)化成另一種類(lèi)型：
try:
10 / 0
except ZeroDivisionError:
raise ValueError('input error!')
只要是合理的轉(zhuǎn)換邏輯就可以，但是，決不應(yīng)該把一個(gè)IOError轉(zhuǎn)換成毫不相干的ValueError。
小結(jié)
Python內(nèi)置的try...except...finally用來(lái)處理錯(cuò)誤十分方便。出錯(cuò)時(shí)，會(huì)分析錯(cuò)誤信息并定位錯(cuò)誤發(fā)生的代碼位置才是最關(guān)鍵的。
程序也可以主動(dòng)拋出錯(cuò)誤，讓調(diào)用者來(lái)處理相應(yīng)的錯(cuò)誤。但是，應(yīng)該在文檔中寫(xiě)清楚可能會(huì)拋出哪些錯(cuò)誤，以及錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因。
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