python的错误处理

一、python的错误处理

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()，成功时返回文件的描述符（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，造成调用者必须大量的代码来判断是否出错：

def foo():
    r = somefunction()
    if r == (-1):
        return (-1)

    return r

def bar():
    r = foo()
    if r == (-1):
        print("Error")
    else:
        pass

一旦出错，还要一级一级上报，直到某个函数可以处理该错误（比如，给用户输出一个错误信息）

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 变成2，则执行结果如下

try....
result 5.0
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，当然finally也可以没有
你还可以猜测，错误应该有很多种类，日过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，可以再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("")
    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，也是被第一个except给捕获了。
python所有的错误都是BaseException类派生的。

所有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

使用try...exccept捕获错误还有一个巨大的好处，就是可以跨越多层调用，比如函数main（）调用foo（）
foo（）调用bar（），结果bar（）出错了，这时，只要main（）捕获到了，就可以处理：

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    try:
        bar("")
    except Exception as e:
        print("Error:", e)

    finally:
        print("finally...")

也就是说，不需要在每个可能出错的地方去捕获异常，只要在合适的层次去捕获就可以了。
这样一来，就大大减少了写 try...except...finally的麻烦。

二、调用堆栈

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

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    bar("")

main()

执行结果为：

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Python36/test.py", line 10, in <module>
    main()
  File "C:/Python36/test.py", line 8, in main
    bar("")
  File "C:/Python36/test.py", line 5, in bar
    return foo(s) * 2
  File "C:/Python36/test.py", line 2, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero

出错并不可怕，可怕的时不知道哪里出错了。解读错误信息时定位错误的关键。
我们从上往下可以看到整个错误的调用函数链。

错误第一行：
Traceback (most recent call last):
这告诉我们的是错误的跟踪信息。

File "C:/Python36/test.py", line 10, in < module >
main()
说明调用main（）出错了，在代码文件test.py中第10行，但是原因是第8行：

File"C:/Python36/test.py", line8, in main
bar("")
调用bar("")出错了，在代码文件test.py中第8行，但原因是第5行：

File"C:/Python36/test.py", line5, in bar
return foo(s) * 2
调用return foo(s) * 2时出错了，在test.py中第5行，但原因是第2行

File "C:/Python36/test.py", line 2, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero

这时我们找到了源头，原来在第2行调用return 10 / int(s)出错了，错误为ZeroDivisionError

三、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，但是程序也被结束了。
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：
import logging

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main():
    try:
        bar("")
    except Exception as e:
        logging.exception(e)

main()
print("END")

输出结果为：
ERROR:root:division by zero
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Python36/test.py", line 12, in main
    bar("")
  File "C:/Python36/test.py", line 8, in bar
    return foo(s) * 2
  File "C:/Python36/test.py", line 5, in foo
    return 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero
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。

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。

四、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：

class FooError(ValueError):
    pass

def foo(s):
    n =  int(s)
    if n == 0:
        raise FooError("invalid value: %s" % s)
    return 10 / n

foo("")

输出结果：
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Python36/test.py", line 10, in <module>
    foo("")
  File "C:/Python36/test.py", line 7, in foo
    raise FooError("invalid value: %s" % s)
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已有的内置错误类型（比如ValueError, TypeError）,尽量使用python内置的错误类型。

最后，我们来看另一种错误处理方式：

def foo(s):
    n = int(s)
    if n == 0:
        raise ValueError("invalid value: %s" % s)
    return 10 / n

def bar():
    try:
        foo("")
    except ValueError as e:
        print("ValieError")
        raise

bar()

在bar（）函数中，我们明明已经捕获了错误，但是，打印一个ValueError之后
又通过raise语句抛出去了。这不是有病吗

其实，这种错误处理方式不但没病，而且相当常见。
捕获错误目的只是记录一下，便于或许追踪。

但是，由于当前函数不知道应该怎么处理该错误，所以，最恰当的方式是继续往上抛，让顶层调用者去处理。
好比一个员工处理不了一个问题时，就把问题一直往上抛，最终会抛给CEO去解决。

注意：raise语句如果不带参数，就会把当前错误原样抛出。
此外，在except中raise一个Error，还可以改写错误类型

try:
    10 / 0
except ZeroDivisionError:
    raise ValueError("do not input zero!")

输出结果：
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Python36/test.py", line 4, in <module>
    raise ValueError("do not input zero!")
ValueError: do not input zero!
>>>

只要是合理的转换逻辑就可以，但是，绝不应该把一个IOError转成毫不相干的valueError.

总结：

python内置的 try...except...finally 用来处理错误十分方便。
出错时，会分析错误信息并定位错误发生的代码位置才是关键的。

程序也可以主动抛出错误，让调用者来处理相应的错误。
但是应该在文档中写清楚可能会抛出哪些错误，以及错误产生的原因。

来源：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/00143191375461417a222c54b7e4d65b258f491c093a515000