python錯誤處理詳解
在程序運行的過程中，如果發(fā)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(tǒng)提供的調(diào)用中，返回錯誤碼非常常見。比如打開文件的函數(shù)open()，成功時返回文件描述符（就是一個整數(shù)），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(shù)本身應(yīng)該返回的正常結(jié)果和錯誤碼混在一起，造成調(diào)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(shù)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(nèi)置了一套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, e:
print 'except:', e
finally:
print 'finally...'
print 'END'
當(dāng)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(zhí)行出錯，則后續(xù)代碼不會繼續(xù)執(zhí)行，而是直接跳轉(zhuǎn)至錯誤處理代碼，即except語句塊，執(zhí)行完except后，如果有finally語句塊，則執(zhí)行finally語句塊，至此，執(zhí)行完畢。
上面的代碼在計算10 / 0時會產(chǎn)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(dāng)錯誤發(fā)生時，后續(xù)語句print 'result:', r不會被執(zhí)行，except由于捕獲到ZeroDivisionError，因此被執(zhí)行。最后，finally語句被執(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
由于沒有錯誤發(fā)生，所以except語句塊不會被執(zhí)行，但是finally如果有，則一定會被執(zhí)行（可以沒有finally語句）。
你還可以猜測，錯誤應(yīng)該有很多種類，如果發(fā)生了不同類型的錯誤，應(yīng)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(shù)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(fā)生，可以在except語句塊后面加一個else，當(dāng)沒有錯誤發(fā)生時，會自動執(zhí)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(wǎng)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(guān)系看這里：
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(diào)用，比如函數(shù)main()調(diào)用foo()，foo()調(diào)用bar()，結(jié)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。
調(diào)用堆棧
如果錯誤沒有被捕獲，它就會一直往上拋，最后被Python解釋器捕獲，打印一個錯誤信息，然后程序退出。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(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
出錯并不可怕，可怕的是不知道哪里出錯了。解讀錯誤信息是定位錯誤的關(guān)鍵。我們從上往下可以看到整個錯誤的調(diào)用函數(shù)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(diào)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(diào)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(xù)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(chǎn)生的源頭，因為下面打印了：
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
根據(jù)錯誤類型ZeroDivisionError，我們判斷，int(s)本身并沒有出錯，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解釋器來打印出錯誤堆棧，但程序也被結(jié)束了。既然我們能捕獲錯誤，就可以把錯誤堆棧打印出來，然后分析錯誤原因，同時，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后會繼續(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
通過配置，logging還可以把錯誤記錄到日志文件里，方便事后排查。
拋出錯誤
因為錯誤是class，捕獲一個錯誤就是捕獲到該class的一個實例。因此，錯誤并不是憑空產(chǎn)生的，而是有意創(chuàng)建并拋出的。Python的內(nèi)置函數(shù)會拋出很多類型的錯誤，我們自己編寫的函數(shù)也可以拋出錯誤。
如果要拋出錯誤，首先根據(jù)需要，可以定義一個錯誤的class，選擇好繼承關(guān)系，然后，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(zhí)行，可以最后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(nèi)置的錯誤類型（比如ValueError，TypeError），盡量使用Python內(nèi)置的錯誤類型。
最后，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(shù)中，我們明明已經(jīng)捕獲了錯誤，但是，打印一個Error!后，又把錯誤通過raise語句拋出去了，這不有病么？
其實這種錯誤處理方式不但沒病，而且相當(dāng)常見。捕獲錯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語句如果不帶參數(shù)，就會把當(dāng)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(zhuǎn)化成另一種類型：
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IOError轉(zhuǎn)換成毫不相干的ValueError。
小結(jié)
Python內(nèi)置的try...except...finally用來處理錯誤十分方便。出錯時，會分析錯誤信息并定位錯誤發(fā)生的代碼位置才是最關(guān)鍵的。
程序也可以主動拋出錯誤，讓調(diào)用者來處理相應(yīng)的錯誤。但是，應(yīng)該在文檔中寫清楚可能會拋出哪些錯誤，以及錯誤產(chǎn)生的原因。
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