Python generate error

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>>>

00:02

Hello! I’m Darren from Real Python and welcome to this video where you’re going to take a look at an introduction to Python exceptions. You’re going to see the difference between exceptions and syntax errors, how to raise an exception, the AssertionError exception, how to handle exceptions with try and except, the else clause, and using finally. First, you’re going to take a look at the difference between exceptions and syntax errors. Here, you can see a syntax error. You can see at the end of the print statement there are two brackets where there should only be one.

00:39

If you try and run this program, the parser detects the incorrect statement, doesn’t run the program, and highlights the incorrect syntax to you. On the right of the screen, you can see an exception has happened.

00:54

You can see that the code is correct—we don’t have the extra bracket—but it’s trying to divide by zero. And if you run this program, you can see it generates a ZeroDivisionError. Exceptions are raised when code with correct syntax results in an error.

01:13

Let’s see that in action. I’m going to be using bpython, which is a color-coded version of the Python interpreter, but if you enter these commands into the standard Python interpreter by typing python, you’ll get the same result. Firstly, you’re going to see generating a syntax error.

01:35

There you can see you’ve got a syntax error, it says invalid syntax, and it’s helpfully pointing to the position where the error is. It’s showing us that we’ve got an extra bracket on the end of our statement.

01:47

So that line doesn’t get executed. Now you’ll see generating an exception.

01:58

And there you can see by trying to divide by zero, a ZeroDivisionError has been generated. Next, you’ll look at raising an exception. You can use the raise keyword to generate an exception when a condition occurs.

02:16

Next, you’ll see a short program which will illustrate that in action.

02:37

So here on line 1 x is set to 5 and on line 2 is compared with the value of 5. If it’s greater than, an exception will be raised. And on line 4 there’s a print statement to show we got to the end of the program. Now at the moment if we run this, we shouldn’t see an exception because the condition on line 2 isn’t True.

03:03

And you can see that it made it to the end. Now, let’s change the value of x and see what the difference is. With x set to 10, we should get an exception.

03:19

And there it is! We just have a plain Exception. You can also add some text at the end to help clarify why the exception was raised.

03:40

Here, the string will print out the value of x that was passed to it, and if we run the program once more, we can see now our exception has some informative text in there.

Генерация исключений и создание своих типов исключений

Последнее обновление: 30.01.2022

Генерация исключений и оператор raise

Иногда возникает необходимость вручную сгенерировать то или иное исключение. Для этого применяется оператор raise. Например, сгенерируем исключение

try:
    number1 = int(input("Введите первое число: "))
    number2 = int(input("Введите второе число: "))
    if number2 == 0:
        raise Exception("Второе число не должно быть равно 0")
    print("Результат деления двух чисел:", number1/number2)
except ValueError:
    print("Введены некорректные данные")
except Exception as e:
    print(e)
print("Завершение программы")

Оператору raise передается объект BaseException — в данном случае объект Exception. В конструктор
этого типа можно ему передать сообщение, которое затем можно вывести пользователю. В итоге, если number2 будет равно 0, то сработает оператор
raise, который сгенерирует исключение. В итоге управление программой перейдет к блоку except, который обрабатывает
исключения типа Exception:

Введите первое число: 1
Введите второе число: 0
Второе число не должно быть равно 0
Завершение программы

Создание своих типов исключений

В языке Python мы не ограничены только встроенными типами исключений и можем, применяя наследование, при необходимости создавать свои
типы исключений. Например, возьмем следующий класс Person:

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name  # устанавливаем имя
        self.__age = age   # устанавливаем возраст

    def display_info(self):
        print(f"Имя: {self.__name}  Возраст: {self.__age}")

Здесь класс Person в конструкторе получает значения для имени и возраста и присваивает их приватным переменным name и age.
Однако при создании объекта Person мы можем передать в конструктор некорректное с точки зрения логики значение — например, отрицательное число.
Одним из способов решения данной ситуации представляет генерация исключения при передаче некорректных значений.

Итак, определим следующий код программы:

class PersonAgeException(Exception):
    def __init__(self, age, minage, maxage):
        self.age = age
        self.minage = minage
        self.maxage = maxage

    def __str__(self):
        return f"Недопустимое значение: {self.age}. " 
               f"Возраст должен быть в диапазоне от {self.minage} до {self.maxage}"


class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name  # устанавливаем имя
        minage, maxage = 1, 110
        if minage < age < maxage:   # устанавливаем возраст, если передано корректное значение
            self.__age = age
        else:                       # иначе генерируем исключение
            raise PersonAgeException(age, minage, maxage)

    def display_info(self):
        print(f"Имя: {self.__name}  Возраст: {self.__age}")

try:
    tom = Person("Tom", 37)
    tom.display_info()  # Имя: Tom 	Возраст: 37

    bob = Person("Bob", -23)
    bob.display_info()
except PersonAgeException as e:
    print(e)    # Недопустимое значение: -23. Возраст должен быть в диапазоне от 1 до 110

В начале здесь определен класс PersonAgeException, который наследуется от класса Exception. Как правило, собственные классы исключений
наследуются от класса Exception. Класс PersonAgeException предназначен для исключений, связанных с возрастом пользователя.

В конструкторе PersonAgeException получаем три значения — собственное некорректное значение, которое послужило причиной исключения,
а также минимальное и максимальное значения возраста.

class PersonAgeException(Exception):
    def __init__(self, age, minage, maxage):
        self.age = age
        self.minage = minage
        self.maxage = maxage

    def __str__(self):
        return f"Недопустимое значение: {self.age}. " 
               f"Возраст должен быть в диапазоне от {self.minage} до {self.maxage}"

В функции __str__ определяем текстовое представление класса — по сути сообщение об ошибке.

В конструкторе класса Persoon проверяем переданное для возраста пользователя значение. И если это значение не соответствует
определенному диапазону, то генерируем исключение типа PersonAgeException:

raise PersonAgeException(age, minage, maxage)

При применении класса Person нам следует учитывать, что конструктор класса может сгенерировать исключение при передаче некорректного
значения. Поэтому создание объектов Person обертывается в конструкцию try..except:

try:
    tom = Person("Tom", 37)
    tom.display_info()  # Имя: Tom 	Возраст: 37

    bob = Person("Bob", -23)  # генерируется исключение типа PersonAgeException
    bob.display_info()
except PersonAgeException as e:
    print(e)    # Недопустимое значение: -23. Возраст должен быть в диапазоне от 1 до 110

И если при вызове конструктора Person будет сгенерировано исключение типа PersonAgeException, то управление программой перейдет к
блоку except, который обрабатывает исключения типа PersonAgeException в виде вывода информации об исключении на консоль.