Иерархия ошибок python

Данный урок посвящен исключениям и работе с ними. Основное внимание уделено понятию исключения в языках программирования, обработке исключений в Python, их генерации и созданию пользовательских исключений.

Исключения в языках программирования

Исключениями (exceptions) в языках программирования называют проблемы, возникающие в ходе выполнения программы, которые допускают возможность дальнейшей ее работы в рамках основного алгоритма. Типичным примером исключения является деление на ноль, невозможность считать данные из файла (устройства), отсутствие доступной памяти, доступ к закрытой области памяти и т.п. Для обработки таких ситуаций в языках программирования, как правило, предусматривается специальный механизм, который называется обработка исключений (exception handling).

Исключения разделяют на синхронные и асинхронные. Синхронные исключения могут возникнуть только в определенных местах программы. Например, если у вас есть код, который открывает файл и считывает из него данные, то исключение типа “ошибка чтения данных” может произойти только в указанном куске кода. Асинхронные исключения могут возникнуть в любой момент работы программы, они, как правило, связаны с какими-либо аппаратными проблемами, либо приходом данных. В качестве примера можно привести сигнал отключения питания.

В языках программирования чаще всего предусматривается специальный механизм обработки исключений. Обработка может быть с возвратом, когда после обработки исключения выполнение программы продолжается с того места, где оно возникло. И обработка без возврата, в этом случае, при возникновении исключения, осуществляется переход в специальный, заранее подготовленный, блок кода.

Различают структурную и неструктурную обработку исключений. Неструктурная обработка предполагает регистрацию функции обработчика для каждого исключения, соответственно данная функция будет вызвана при возникновении конкретного исключения. Для структурной обработки язык программирования должен поддерживать специальные синтаксические конструкции, которые позволяют выделить код, который необходимо контролировать и код, который нужно выполнить при возникновении исключительной ситуации.

В Python выделяют два различных вида ошибок: синтаксические ошибки и исключения.

Синтаксические ошибки в Python

Синтаксические ошибки возникают в случае если программа написана с нарушениями требований Python к синтаксису. Определяются они в процессе парсинга программы. Ниже представлен пример с ошибочным написанием функции print.

>>> for i in range(10):
    prin("hello!")

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#2>", line 2, in <module>
    prin("hello!")
NameError: name 'prin' is not defined

Исключения в Python

Второй вид ошибок – это исключения. Они возникают в случае если синтаксически программа корректна, но в процессе выполнения возникает ошибка (деление на ноль и т.п.). Более подробно про понятие исключения написано выше, в разделе “исключения в языках программирования”.

Пример исключения ZeroDivisionError, которое возникает при делении на 0.

>>> a = 10
>>> b = 0
>>> c = a / b
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#5>", line 1, in <module>
    c = a / b
ZeroDivisionError: division by zero

В Python исключения являются определенным типом данных, через который пользователь (программист) получает информацию об ошибке. Если в коде программы исключение не обрабатывается, то приложение останавливается и в консоли печатается подробное описание произошедшей ошибки с указанием места в программе, где она произошла и тип этой ошибки.

Иерархия исключений в Python

Существует довольно большое количество встроенных типов исключений в языке Python, все они составляют определенную иерархию, которая выглядит так, как показано ниже.

BaseException
+– SystemExit
+– KeyboardInterrupt
+– GeneratorExit
+– Exception
     +– StopIteration
     +– StopAsyncIteration
     +– ArithmeticError
     |    +– FloatingPointError
     |    +– OverflowError
     |    +– ZeroDivisionError
     +– AssertionError
     +– AttributeError
     +– BufferError
     +– EOFError
     +– ImportError
          +– ModuleNotFoundError
     +– LookupError
     |    +– IndexError
     |    +– KeyError
     +– MemoryError
     +– NameError
     |    +– UnboundLocalError
     +– OSError
     |    +– BlockingIOError
     |    +– ChildProcessError
     |    +– ConnectionError
     |    |    +– BrokenPipeError
     |    |    +– ConnectionAbortedError
     |    |    +– ConnectionRefusedError
     |    |    +– ConnectionResetError
     |    +– FileExistsError
     |    +– FileNotFoundError
     |    +– InterruptedError
     |    +– IsADirectoryError
     |    +– NotADirectoryError
     |    +– PermissionError
     |    +– ProcessLookupError
     |    +– TimeoutError
     +– ReferenceError
     +– RuntimeError
     |    +– NotImplementedError
     |    +– RecursionError
     +– SyntaxError
     |    +– IndentationError
     |         +– TabError
     +– SystemError
     +– TypeError
     +– ValueError
     |    +– UnicodeError
     |         +– UnicodeDecodeError
     |         +– UnicodeEncodeError
     |         +– UnicodeTranslateError
     +– Warning
          +– DeprecationWarning
          +– PendingDeprecationWarning
          +– RuntimeWarning
          +– SyntaxWarning
          +– UserWarning
          +– FutureWarning
          +– ImportWarning
          +– UnicodeWarning
          +– BytesWarning
          +– ResourceWarning

Как видно из приведенной выше схемы, все исключения являются подклассом исключения BaseException. Более подробно об иерархии исключений и их описании можете прочитать здесь.

Обработка исключений в Python

Обработка исключений нужна для того, чтобы приложение не завершалось аварийно каждый раз, когда возникает исключение. Для этого блок кода, в котором возможно появление исключительной ситуации необходимо поместить во внутрь синтаксической конструкции try…except.

print("start")
try:
   val = int(input("input number: "))
   tmp = 10 / val
   print(tmp)
except Exception as e:
   print("Error! " + str(e))
print("stop")

В приведенной выше программе возможных два вида исключений – это ValueError, возникающее в случае, если на запрос программы “введите число”, вы введете строку, и ZeroDivisionError – если вы введете в качестве числа 0.

Вывод программы при вводе нулевого числа будет таким.

start input number: 0 Error! stop

Если бы инструкций try…except не было, то при выбросе любого из исключений программа аварийно завершится.

print("start")
val = int(input(“input number: “))
tmp = 10 / val
print(tmp)
print("stop")

Если ввести 0 на запрос приведенной выше программы, произойдет ее остановка с распечаткой сообщения об исключении.

start

input number: 0

Traceback (most recent call last):

 File “F:/work/programming/python/devpractice/tmp.py”, line 3, in <module>

   tmp = 10 / val

ZeroDivisionError: division by zero

Обратите внимание, надпись stop уже не печатается в конце вывода программы.

Согласно документу по языку Python, описывающему ошибки и исключения, оператор try работает следующим образом:

• Вначале выполняется код, находящийся между операторами try и except.
• Если в ходе его выполнения исключения не произошло, то код в блоке except пропускается, а код в блоке try выполняется весь до конца.
• Если исключение происходит, то выполнение в рамках блока try прерывается и выполняется код в блоке except. При этом для оператора except можно указать, какие исключения можно обрабатывать в нем. При возникновении исключения, ищется именно тот блок except, который может обработать данное исключение.
• Если среди except блоков нет подходящего для обработки исключения, то оно передается наружу из блока try. В случае, если обработчик исключения так и не будет найден, то исключение будет необработанным (unhandled exception) и программа аварийно остановится.

Для указания набора исключений, который должен обрабатывать данный блок except их необходимо перечислить в скобках (круглых) через запятую после оператора except.

Если бы мы в нашей программе хотели обрабатывать только ValueError и ZeroDivisionError, то программа выглядела бы так.

print("start")
try:
   val = int(input("input number: "))
   tmp = 10 / val
   print(tmp)
except(ValueError, ZeroDivisionError):
   print("Error!")
print("stop")

Или так, если хотим обрабатывать ValueError, ZeroDivisionError по отдельность, и, при этом, сохранить работоспособность при возникновении исключений отличных от вышеперечисленных.

print("start")
try:
   val = int(input("input number: "))
   tmp = 10 / val
   print(tmp)
except ValueError:
   print("ValueError!")
except ZeroDivisionError:
   print("ZeroDivisionError!")
except:
   print("Error!")
print("stop")

Существует возможность передать подробную информацию о произошедшем исключении в код внутри блока except.

rint("start")
try:
   val = int(input("input number: "))
   tmp = 10 / val
   print(tmp)
except ValueError as ve:
   print("ValueError! {0}".format(ve))
except ZeroDivisionError as zde:
   print("ZeroDivisionError! {0}".format(zde))
except Exception as ex:
   print("Error! {0}".format(ex))
print("stop")

Использование finally в обработке исключений

Для выполнения определенного программного кода при выходе из блока try/except, используйте оператор finally.

try:
   val = int(input("input number: "))
   tmp = 10 / val
   print(tmp)
except:
   print("Exception")
finally:
  print("Finally code")

Не зависимо от того, возникнет или нет во время выполнения кода в блоке try исключение, код в блоке finally все равно будет выполнен.

Если необходимо выполнить какой-то программный код, в случае если в процессе выполнения блока try не возникло исключений, то можно использовать оператор else.

try:
   f = open("tmp.txt", "r")
   for line in f:
       print(line)
   f.close()
except Exception as e:
   print(e)
else:
   print("File was readed")

Генерация исключений в Python

Для принудительной генерации исключения используется инструкция raise.

Самый простой пример работы с raise может выглядеть так.

try:
   raise Exception("Some exception")
except Exception as e:
   print("Exception exception " + str(e))

Таким образом, можно “вручную” вызывать исключения при необходимости.

Пользовательские исключения (User-defined Exceptions) в Python

В Python можно создавать собственные исключения. Такая практика позволяет увеличить гибкость процесса обработки ошибок в рамках той предметной области, для которой написана ваша программа.

Для реализации собственного типа исключения необходимо создать класс, являющийся наследником от одного из классов исключений.

class NegValException(Exception):
   pass

try:
   val = int(input("input positive number: "))
   if val < 0:
       raise NegValException("Neg val: " + str(val))
   print(val + 10)
except NegValException as e:
  print(e)

P.S.

Если вам интересна тема анализа данных, то мы рекомендуем ознакомиться с библиотекой Pandas. На нашем сайте вы можете найти вводные уроки по этой теме. Все уроки по библиотеке Pandas собраны в книге “Pandas. Работа с данными”.

<<< Python. Урок 10. Функции в Python   Python. Урок 12. Ввод-вывод данных. Работа с файлами>>>

При выполнении заданий к главам вы скорее всего нередко сталкивались с возникновением различных ошибок. На этой главе мы изучим подход, который позволяет обрабатывать ошибки после их возникновения.

Напишем программу, которая будет считать обратные значения для целых чисел из заданного диапазона и выводить их в одну строку с разделителем «;». Один из вариантов кода для решения этой задачи выглядит так:

print(";".join(str(1 / x) for x in range(int(input()), int(input()) + 1)))

Программа получилась в одну строчку за счёт использования списочных выражений. Однако при вводе диапазона чисел, включающем в себя 0 (например, от -1 до 1), программа выдаст следующую ошибку:

ZeroDivisionError: division by zero

В программе произошла ошибка «деление на ноль». Такая ошибка, возникающая при выполнении программы и останавливающая её работу, называется исключением.

Попробуем в нашей программе избавиться от возникновения исключения деления на ноль. Пусть при попадании 0 в диапазон чисел, обработка не производится и выводится сообщение «Диапазон чисел содержит 0». Для этого нужно проверить до списочного выражения наличие нуля в диапазоне:

interval = range(int(input()), int(input()) + 1)
if 0 in interval:
    print("Диапазон чисел содержит 0.")
else:
    print(";".join(str(1 / x) for x in interval))

Теперь для диапазона, включающего в себя 0, например, от -2 до 2, исключения ZeroDivisionError не возникнет. Однако при вводе строки, которую невозможно преобразовать в целое число (например, «a»), будет вызвано другое исключение:

ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'a'

Произошло исключение ValueError. Для борьбы с этой ошибкой нам придётся проверить, что строка состоит только из цифр. Сделать это нужно до преобразования в число. Тогда наша программа будет выглядеть так:

start = input()
end = input()
# Метод lstrip("-"), удаляющий символы "-" в начале строки, нужен для учёта
# отрицательных чисел, иначе isdigit() вернёт для них False
if not (start.lstrip("-").isdigit() and end.lstrip("-").isdigit()):
    print("Необходимо ввести два числа.")
else:
    interval = range(int(start), int(end) + 1)
    if 0 in interval:
        print("Диапазон чисел содержит 0.")
    else:
        print(";".join(str(1 / x) for x in interval))

Теперь наша программа работает без ошибок и при вводе строк, которые нельзя преобразовать в целое число.

Подход, который был нами применён для предотвращения ошибок, называется «Look Before You Leap» (LBYL), или «посмотри перед прыжком». В программе, реализующей такой подход, проверяются возможные условия возникновения ошибок до исполнения основного кода.

Подход LBYL имеет недостатки. Программу из примера стало сложнее читать из-за вложенного условного оператора. Проверка условия, что строка может быть преобразована в число, выглядит даже сложнее, чем списочное выражение. Вложенный условный оператор не решает поставленную задачу, а только лишь проверяет входные данные на корректность. Легко заметить, что решение основной задачи заняло меньше времени, чем составление условий проверки корректности входных данных.

Существует другой подход для работы с ошибками: «Easier to Ask Forgiveness than Permission» (EAFP) или «проще извиниться, чем спрашивать разрешение». В этом подходе сначала исполняется код, а в случае возникновения ошибок происходит их обработка. Подход EAFP реализован в Python в виде обработки исключений.

Исключения в Python являются классами ошибок. В Python есть много стандартных исключений. Они имеют определённую иерархию за счёт механизма наследования классов. В документации Python версии 3.10.8 приводится следующее дерево иерархии стандартных исключений:

BaseException
 +-- SystemExit
 +-- KeyboardInterrupt
 +-- GeneratorExit
 +-- Exception
      +-- StopIteration
      +-- StopAsyncIteration
      +-- ArithmeticError
      |    +-- FloatingPointError
      |    +-- OverflowError
      |    +-- ZeroDivisionError
      +-- AssertionError
      +-- AttributeError
      +-- BufferError
      +-- EOFError
      +-- ImportError
      |    +-- ModuleNotFoundError
      +-- LookupError
      |    +-- IndexError
      |    +-- KeyError
      +-- MemoryError
      +-- NameError
      |    +-- UnboundLocalError
      +-- OSError
      |    +-- BlockingIOError
      |    +-- ChildProcessError
      |    +-- ConnectionError
      |    |    +-- BrokenPipeError
      |    |    +-- ConnectionAbortedError
      |    |    +-- ConnectionRefusedError
      |    |    +-- ConnectionResetError
      |    +-- FileExistsError
      |    +-- FileNotFoundError
      |    +-- InterruptedError
      |    +-- IsADirectoryError
      |    +-- NotADirectoryError
      |    +-- PermissionError
      |    +-- ProcessLookupError
      |    +-- TimeoutError
      +-- ReferenceError
      +-- RuntimeError
      |    +-- NotImplementedError
      |    +-- RecursionError
      +-- SyntaxError
      |    +-- IndentationError
      |         +-- TabError
      +-- SystemError
      +-- TypeError
      +-- ValueError
      |    +-- UnicodeError
      |         +-- UnicodeDecodeError
      |         +-- UnicodeEncodeError
      |         +-- UnicodeTranslateError
      +-- Warning
           +-- DeprecationWarning
           +-- PendingDeprecationWarning
           +-- RuntimeWarning
           +-- SyntaxWarning
           +-- UserWarning
           +-- FutureWarning
           +-- ImportWarning
           +-- UnicodeWarning
           +-- BytesWarning
           +-- EncodingWarning
           +-- ResourceWarning

Для обработки исключения в Python используется следующий синтаксис:

try:
    <код , который может вызвать исключения при выполнении>
except <классисключения_1>:
    <код обработки исключения>
except <классисключения_2>:
    <код обработки исключения>
...
else:
    <код выполняется, если не вызвано исключение в блоке try>
finally:
    <код , который выполняется всегда>

Блок try содержит код, в котором нужно обработать исключения, если они возникнут. При возникновении исключения интерпретатор последовательно проверяет в каком из блоков except обрабатывается это исключение. Исключение обрабатывается в первом блоке except, обрабатывающем класс этого исключения или базовый класс возникшего исключения. Необходимо учитывать иерархию исключений для определения порядка их обработки в блоках except. Начинать обработку исключений следует с более узких классов исключений. Если начать с более широкого класса исключения, например, Exception, то всегда при возникновении исключения будет срабатывать первый блок except. Сравните два следующих примера. В первом порядок обработки исключений указан от производных классов к базовым, а во втором – наоборот.

try:
    print(1 / int(input()))
except ZeroDivisionError:
    print("Ошибка деления на ноль.")
except ValueError:
    print("Невозможно преобразовать строку в число.")
except Exception:
    print("Неизвестная ошибка.")

При вводе значений «0» и «a» получим ожидаемый соответствующий возникающим исключениям вывод:

Невозможно преобразовать строку в число.

и

Ошибка деления на ноль.

Второй пример:

try:
    print(1 / int(input()))
except Exception:
    print("Неизвестная ошибка.")
except ZeroDivisionError:
    print("Ошибка деления на ноль.")
except ValueError:
    print("Невозможно преобразовать строку в число.")

При вводе значений «0» и «a» получим в обоих случаях неинформативный вывод:

Неизвестная ошибка.

Необязательный блок else выполняет код в случае, если в блоке try не вызвано исключение. Добавим блок else в пример для вывода сообщения об успешном выполнении операции:

try:
    print(1 / int(input()))
except ZeroDivisionError:
    print("Ошибка деления на ноль.")
except ValueError:
    print("Невозможно преобразовать строку в число.")
except Exception:
    print("Неизвестная ошибка.")
else:
    print("Операция выполнена успешно.")

Теперь при вводе корректного значения, например, «5», вывод программы будет следующим:

2.0
Операция выполнена успешно.

Блок finally выполняется всегда, даже если возникло какое-то исключение, не учтённое в блоках except или код в этих блоках сам вызвал какое-либо исключение. Добавим в нашу программу вывод строки «Программа завершена» в конце программы даже при возникновении исключений:

try:
    print(1 / int(input()))
except ZeroDivisionError:
    print("Ошибка деления на ноль.")
except ValueError:
    print("Невозможно преобразовать строку в число.")
except Exception:
    print("Неизвестная ошибка.")
else:
    print("Операция выполнена успешно.")
finally:
    print("Программа завершена.")

Перепишем код, созданный с применением подхода LBYL, для первого примера из этой главы с использованием обработки исключений:

try:
    print(";".join(str(1 / x) for x in range(int(input()), int(input()) + 1)))
except ZeroDivisionError:
    print("Диапазон чисел содержит 0.")
except ValueError:
    print("Необходимо ввести два числа.")

Теперь наша программа читается намного легче. При этом создание кода для обработки исключений не заняло много времени и не потребовало проверки сложных условий.

Исключения можно принудительно вызывать с помощью оператора raise. Этот оператор имеет следующий синтаксис:

raise <класс исключения>(параметры)

В качестве параметра можно, например, передать строку с сообщением об ошибке.

В Python можно создавать свои собственные исключения. Синтаксис создания исключения такой же, как и у создания класса. При создании исключения его необходимо наследовать от какого-либо стандартного класса-исключения.

Напишем программу, которая выводит сумму списка целых чисел, и вызывает исключение, если в списке чисел есть хотя бы одно чётное или отрицательное число. Создадим свои классы исключений:

• NumbersError – базовый класс исключения;
• EvenError – исключение, которое вызывается при наличии хотя бы одного чётного числа;
• NegativeError – исключение, которое вызывается при наличии хотя бы одного отрицательного числа.

class NumbersError(Exception):
    pass


class EvenError(NumbersError):
    pass


class NegativeError(NumbersError):
    pass


def no_even(numbers):
    if all(x % 2 != 0 for x in numbers):
        return True
    raise EvenError("В списке не должно быть чётных чисел")


def no_negative(numbers):
    if all(x >= 0 for x in numbers):
        return True
    raise NegativeError("В списке не должно быть отрицательных чисел")


def main():
    print("Введите числа в одну строку через пробел:")
    try:
        numbers = [int(x) for x in input().split()]
        if no_negative(numbers) and no_even(numbers):
            print(f"Сумма чисел равна: {sum(numbers)}.")
    except NumbersError as e:  # обращение к исключению как к объекту
        print(f"Произошла ошибка: {e}.")
    except Exception as e:
        print(f"Произошла непредвиденная ошибка: {e}.")

        
if __name__ == "__main__":
    main()

Обратите внимание: в программе основной код выделен в функцию main. А код вне функций содержит только условный оператор и вызов функции main при выполнении условия __name__ == "__main__". Это условие проверяет, запущен ли файл как самостоятельная программа или импортирован как модуль.

Любая программа, написанная на языке программирования Python может быть импортирована как модуль в другую программу. В идеологии Python импортировать модуль – значит полностью его выполнить. Если основной код модуля содержит вызовы функций, ввод или вывод данных без использования указанного условия __name__ == "__main__", то произойдёт полноценный запуск программы. А это не всегда удобно, если из модуля нужна только отдельная функция или какой-либо класс.

При изучении модуля itertools, мы говорили о том, как импортировать модуль в программу. Покажем ещё раз два способа импорта на примере собственного модуля.

Для импорта модуля из файла, например example_module.py, нужно указать его имя, если он находится в той же папке, что и импортирующая его программа:

import example_module

Если требуется отдельный компонент модуля, например функция или класс, то импорт можно осуществить так:

from example_module import some_function, ExampleClass

Обратите внимание: при втором способе импортированные объекты попадают в пространство имён новой программы. Это означает, что они будут объектами новой программы, и в программе не должно быть других объектов с такими же именами.

Обработка исключений Python – это своеобразный и весьма мощный механизм, который позволяет управлять приложением при определенных обстоятельствах. С его помощью удается избежать аварийного завершения ввиду непредвиденных и внезапных багов.

Соответствующая возможность в Питоне реализована посредством синтактических оборотов и конструкций. Они предназначаются для отлова и обработки исключения, чтобы утилита грамотного выполняла изначально предусмотренный алгоритм.

Определение

В коде при разработке контента нередко происходит возникновение разных ошибок и неполадок. Они создают препятствия по достижению желаемого изначально результата.

Далеко не каждый баг приводит к краху программы: некоторые из них ликвидируются на этапе компиляции, а какие-то не заметны до возникновения «особых» обстоятельств. Иногда можно даже увидеть в коде ошибки, которые от добросовестности разработчика никак не зависят. Они появляются при определенных условиях функционирования утилиты.

Сегодня в Питоне выделяют такие типы ошибок:

• синтаксические – причиной их возникновения становятся погрешности синтаксиса в коде;
• логические – возникают из-за логических неточностей алгоритмов;
• исключения – вызываются за счет некорректных действий юзеров или операционной системы.

Каждый вариант предусматривает собственные особенности и нюансы. Далее они будут рассмотрены более детально. Это поможет грамотно реагировать на баги и использовать имеющиеся знания для предельной результативности обработки исключений в Python.

Синтаксические

Возникают из-за того, что разработчик не соблюдал общепринятые нормы языка. Пример – пропустил круглую скобку в нужном месте или неграмотно прописал функции в блоке кодификации. Подобные погрешности хорошо отлавливаются посредством компилятора. Он сообщит программеру информацию об ошибке.

Вот пример, который покажет, что произойдет, если пропустить двойные кавычки при выводе строковых литералов:

Print (“Hello World!)

Программа при компиляции укажет следующий текст:

File “main.py”, line 1
Print (“Hello World!)
^
SyntaxError: EOL while scanning string literal

Логические

Это – наиболее сложный вариант для обнаружения. Связано это с тем, что отлов подобных неполадок не осуществляется при компиляции. Аналогичным образом дела обстоят и с готовым приложением.

Логические ошибки – это следствие недостатков в логике задействованных алгоритмов. Из-за этого программер не может достичь желаемого итога.

Print (avg(10, 20))

Соответствующий код – это пример работы функции, которая отвечает за поиск среднего значения двух чисел. Она не будет работать в подобном виде. Связано это с логической ошибкой – формула прописана неправильно.

Исключения

Исключения в Python – это последний тип багов. Он будет проявляться в зависимости от наличия тех или иных обстоятельств, меняющих ход работы программы.

Исключения обычно видно во время обработки кодификации. Ниже — пример, который указывает на невозможность проведения операции «деление на ноль»:

Print (10/0)

Если попытаться вывести на экран результат, утилита вызовет следующий код?

Результат выполнения программы – это исключительная ситуация. Следствием станет аварийное завершение работы и вывод ошибки на дисплей. Тут отобразится файл, а также номер строчки кода, где обнаружено исключение ZeroDivisionError. Ниже – это краткое описание бага (Division by zero).

Перехват

Далее исключения будут рассмотрены более детально. Чтобы их наличие не могло дать прерывание программы, нужно грамотно провести его обработку. Достижение результата осуществляется посредством специальных механизмов. Они предотвращают все непредвиденные ситуации и используются на практике довольно часто.

О перехвате необходимо запомнить следующее:

• процесс помогает миновать сбои в работе алгоритма;
• достигнуть результата удается за счет расширения возможностей блока кода, которые позволяют действовать с учетом новых обстоятельств.

Вот пример попытки запуска утилиты, которая открывает текстовый документ:

Print (“Program started”)
Print (“Opening file…”)
F = open (“data.txt”)
Print (“Program finished”)

После того, как приложение будет обработано, на экране появится такая надпись:

Здесь происходит следующее:

1. Print написано грамотно.
2. Утилита не будет выполняться, так как файл с указанным именем не найден на жестком диске устройства.
3. Программное обеспечение сгенерировало исключение FileNotFoundError. Оно указывает на неполадки при вводе или выводе.
4. Последняя строчка кода – это сообщение о завершении утилиты. Она не отображается. Это свидетельствует о том, что далеко не все операции, предусмотренные ПО, будут выполнены из-за обнаруженного исключения.

Теперь можно рассмотреть блок try except. Он позволит обработать исключительную ситуацию без завершения уже запущенного приложения со стороны пользователя:

Print (“Program started”)
Try:
Print (“Opening file…”)
F = open (“data.txt”)
Except:
Print (“File not found”)
Print (“Program finished”)

Здесь:

1. Блок try имеет опасную кодификацию, которая способна прервать функционирование утилиты.
2. Except отвечает за инструкцию, которую необходимо обработать при баге.
3. Программа вследствие обработки кодификации не завершается – об этом свидетельствует последний вывод функции print.

Данный прием при грамотном использовании позволяет в случае неполадок продолжить работу с софтом.

Несколько except

Теперь создадим несколько блоков except. В зависимости от того, какой тип исключения нужно обработать, будет меняться итоговый результат. Обычно соответствующей операции подлежат частные случаи, после – общие.

Вот – наглядный пример exceptions.

Вложенные и else

Блоки типа try except могут выступать в виде вложенных, чтобы обеспечивать гибкое управление исключениями в Python.

Для соответствующей кодификации требуется запомнить следующее:

1. Она отвечает за демонстрацию попытки открытия текстового файла с записью в него определенной строки.
2. Каждая цель задействует собственный блок try.
3. Тут применяется конструкция с else, которая выполняется в случае, если в утилите нет корректировок.
4. В приведенном примере else будет работать, если операция write будет успешно выполнена.
5. По умолчанию документ открывается на чтение в текстовом режиме. При его открытии необходимо задействовать работу «w». Он отвечает за запись.

Если файла не было ранее на жестком диске, он будет создан в виде нового. В противном случае – производится перезапись. Все манипуляции выводятся на дисплей посредством print.

Finally

Случается и так, что в утилите обрабатывают определенные запросы, независимо от вызова исключений. На помощь придет блок finally. Он содержит инструкции, которые будут выполняться всегда.

Пример помогает улучшить приложение путем добавления возможности закрывать текстовый документ.

Чтобы упростить процесс коддинга, была разработана конструкция with/as. Она автоматизирует некоторые методы. Пример – закрытие файла заданного объекта. Результат все равно выводится через print.

Утилита обрабатывает все типы исключений, во всех ситуациях завершается естественным путем. Заданный алгоритм не будет экстренно прерываться.

Управление

Упомянутый ЯП дает возможность создания пользовательских исключений. Логирование программы сюда тоже включено.

Исключения пользователя

Обычно они в нужных ситуациях вызываются самостоятельно. Чтобы применить оные, необходимо задействовать ключевое слово raise. Далее указывается создание нового объекта типа Exception. Его удастся позже обработать через обычные конструкции try-except:

print("Program started")
try:
    raise Exception("User Exception!")
except Exception as e:
    print(str(e))
print("Program finished")

Program started
User Exception!
Program finished

При создании собственного исключения нужно запомнить следующее:

1. Для этого требуется создать новый класс, который будет наследником базового типа Exception.
2. Соответствующий прием позволит осуществлять запуск особых видов исключений в ситуациях, когда юзер ведет себя не по заданному алгоритму.
3. В конструкторе Exception прописывается текст исключения.
4. После его обработки и схватывания удается извлечь оный через str.

Вот пример с исключением типа raises NegativeAge. Отвечает за невозможность указания отрицательного возраста юзера:

Записывание в лог

В процессе изучения исключений, print, а также raise, recent call last, most recent call и иных особенностей Питона, может потребоваться запись в лог. Она помогает выводить спецсообщения, которые никак не отражаются на работоспособности утилиты.

Для использования библиотеки логов требуется произвести импорт в верхней части кодификации. Существуют различные типы логов, отобразить которые поможет команда logging.

Здесь:

1. Клиенту доступны разные виды сообщений, которые реализуются не через print. Задействованы они обычно при разработке, лишний текст в консоли не отображается.
2. Logging позволяет осуществлять запись в лог.
3. Уровень INFO – это указатель на то, что сообщения уровней ниже (debug) не отображаются в логе.

Итоговый код:

В конце добавляется строка сообщения о типе одного сработавшего исключения в Python.

Иерархия

Исключения обладают строгой иерархией, которую нужно знать как print, in module, traceback и иные особенности языка. Вершина – это BaseException, который включает в себя все существующие типы исключений:

• SystemExit – выход через sys.exit;
• KeyboardInterrupt – прерывание пользователем;
• GeneratorExit – отображается при вызове методы close для generator;
• Exception – связь обычных несистемных исключений.

Здесь – таблица с исключениями несистемного плана в классе Exception.

Исключения (exceptions) — ещё один тип данных в python. Исключения необходимы для того, чтобы сообщать программисту об ошибках.

Самый простейший пример исключения — деление на ноль:

>>> 100 / 0
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in
    100 / 0
ZeroDivisionError: division by zero

Разберём это сообщение подробнее: интерпретатор нам сообщает о том, что он поймал исключение и напечатал информацию (Traceback (most recent call last)).

Далее имя файла (File «»). Имя пустое, потому что мы находимся в интерактивном режиме, строка в файле (line 1);

Выражение, в котором произошла ошибка (100 / 0).

Название исключения (ZeroDivisionError) и краткое описание исключения (division by zero).

Разумеется, возможны и другие исключения:

>>> 2 + '1'
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in
    2 + '1'
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

>>> int('qwerty')
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in
    int('qwerty')
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'qwerty'

В этих двух примерах генерируются исключения TypeError и ValueError соответственно. Подсказки дают нам полную информацию о том, где порождено исключение, и с чем оно связано.

Рассмотрим иерархию встроенных в python исключений, хотя иногда вам могут встретиться и другие, так как программисты могут создавать собственные исключения. Данный список актуален для python 3.3, в более ранних версиях есть незначительные изменения.

• BaseException — базовое исключение, от которого берут начало все остальные.
  • SystemExit — исключение, порождаемое функцией sys.exit при выходе из программы.
  • KeyboardInterrupt — порождается при прерывании программы пользователем (обычно сочетанием клавиш Ctrl+C).
  • GeneratorExit — порождается при вызове метода close объекта generator.
  • Exception — а вот тут уже заканчиваются полностью системные исключения (которые лучше не трогать) и начинаются обыкновенные, с которыми можно работать.
    • StopIteration — порождается встроенной функцией next, если в итераторе больше нет элементов.
    • ArithmeticError — арифметическая ошибка.
      • FloatingPointError — порождается при неудачном выполнении операции с плавающей запятой. На практике встречается нечасто.
      • OverflowError — возникает, когда результат арифметической операции слишком велик для представления. Не появляется при обычной работе с целыми числами (так как python поддерживает длинные числа), но может возникать в некоторых других случаях.
      • ZeroDivisionError — деление на ноль.
    • AssertionError — выражение в функции assert ложно.
    • AttributeError — объект не имеет данного атрибута (значения или метода).
    • BufferError — операция, связанная с буфером, не может быть выполнена.
    • EOFError — функция наткнулась на конец файла и не смогла прочитать то, что хотела.
    • ImportError — не удалось импортирование модуля или его атрибута.
    • LookupError — некорректный индекс или ключ.
      • IndexError — индекс не входит в диапазон элементов.
      • KeyError — несуществующий ключ (в словаре, множестве или другом объекте).
    • MemoryError — недостаточно памяти.
    • NameError — не найдено переменной с таким именем.
      • UnboundLocalError — сделана ссылка на локальную переменную в функции, но переменная не определена ранее.
    • OSError — ошибка, связанная с системой.
      • BlockingIOError
      • ChildProcessError — неудача при операции с дочерним процессом.
      • ConnectionError — базовый класс для исключений, связанных с подключениями.
        • BrokenPipeError
        • ConnectionAbortedError
        • ConnectionRefusedError
        • ConnectionResetError
      • FileExistsError — попытка создания файла или директории, которая уже существует.
      • FileNotFoundError — файл или директория не существует.
      • InterruptedError — системный вызов прерван входящим сигналом.
      • IsADirectoryError — ожидался файл, но это директория.
      • NotADirectoryError — ожидалась директория, но это файл.
      • PermissionError — не хватает прав доступа.
      • ProcessLookupError — указанного процесса не существует.
      • TimeoutError — закончилось время ожидания.
    • ReferenceError — попытка доступа к атрибуту со слабой ссылкой.
    • RuntimeError — возникает, когда исключение не попадает ни под одну из других категорий.
    • NotImplementedError — возникает, когда абстрактные методы класса требуют переопределения в дочерних классах.
    • SyntaxError — синтаксическая ошибка.
      • IndentationError — неправильные отступы.
        • TabError — смешивание в отступах табуляции и пробелов.
    • SystemError — внутренняя ошибка.
    • TypeError — операция применена к объекту несоответствующего типа.
    • ValueError — функция получает аргумент правильного типа, но некорректного значения.
    • UnicodeError — ошибка, связанная с кодированием / раскодированием unicode в строках.
      • UnicodeEncodeError — исключение, связанное с кодированием unicode.
      • UnicodeDecodeError — исключение, связанное с декодированием unicode.
      • UnicodeTranslateError — исключение, связанное с переводом unicode.
    • Warning — предупреждение.

Теперь, зная, когда и при каких обстоятельствах могут возникнуть исключения, мы можем их обрабатывать. Для обработки исключений используется конструкция try — except.

Первый пример применения этой конструкции:

>>> try:
...     k = 1 / 0
... except ZeroDivisionError:
...     k = 0
...
>>> print(k)
0

В блоке try мы выполняем инструкцию, которая может породить исключение, а в блоке except мы перехватываем их. При этом перехватываются как само исключение, так и его потомки. Например, перехватывая ArithmeticError, мы также перехватываем FloatingPointError, OverflowError и ZeroDivisionError.

>>> try:
...     k = 1 / 0
... except ArithmeticError:
...     k = 0
...
>>> print(k)
0

Также возможна инструкция except без аргументов, которая перехватывает вообще всё (и прерывание с клавиатуры, и системный выход и т. д.). Поэтому в такой форме инструкция except практически не используется, а используется except Exception. Однако чаще всего перехватывают исключения по одному, для упрощения отладки (вдруг вы ещё другую ошибку сделаете, а except её перехватит).

Ещё две инструкции, относящиеся к нашей проблеме, это finally и else. Finally выполняет блок инструкций в любом случае, было ли исключение, или нет (применима, когда нужно непременно что-то сделать, к примеру, закрыть файл). Инструкция else выполняется в том случае, если исключения не было.

>>> f = open('1.txt')
>>> ints = []
>>> try:
...     for line in f:
...         ints.append(int(line))
... except ValueError:
...     print('Это не число. Выходим.')
... except Exception:
...     print('Это что ещё такое?')
... else:
...     print('Всё хорошо.')
... finally:
...     f.close()
...     print('Я закрыл файл.')
...     # Именно в таком порядке: try, группа except, затем else, и только потом finally.
...
Это не число. Выходим.
Я закрыл файл.