Python错误处理

使用回溯查找错误

Python 中的异常是语言的核心功能。你可能会惊讶地发现，错误的源头高亮显示为某个功能。让你惊讶的原因是，可靠的软件工具似乎不会崩溃并产生回溯（多行文本，这些文本指示错误如何开始和结束）。

但异常非常有用，因为异常可以生成描述性错误消息以帮助决策。它们有助于处理预期和意外的问题。

回溯

回溯是文本的正文，可指向未处理错误的来源（和终点）。通过了解回溯的组成，你可以更高效地修复错误或调试不能正常工作的程序。

当你首次在 Python 中遇到异常时，可能会尝试通过取消显示来避免此错误。当程序发生的错误未经处理时，回溯将显示为输出。正如你在本模块中看到的那样，回溯非常有用。有几种方法可以正确处理错误，使这些错误不会显示或仅显示有用信息。

打开 Python 交互式会话并尝试打开不存在的文件：

python 复制代码

open("/path/to/mars.jpg")

python 复制代码

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/path/to/mars.jpg'

该输出具有几个关键部分。首先，回溯提到输出的顺序。然后，它会报告该文件为 stdin（交互式终端中的输入），位于输入的第一行。错误为 FileNotFoundError（异常名称）异常，这意味着该文件不存在，或者可能不存在该文件的目录。

这里提供了大量信息。很难理解为什么第 1 行是有意义的，或者 Errno 2 是什么意思。

在 Visual Studio Code 中打开所需的目录，并创建名为 open.py 的 Python 文件。

python 复制代码

def main():
    open("/path/to/mars.jpg")

if __name__ == '__main__':
    main()

python 复制代码

python3 open.py

python 复制代码

Traceback (most recent call last):
  File "/tmp/open.py", line 5, in <module>
    main()
  File "/tmp/open.py", line 2, in main
    open("/path/to/mars.jpg")
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/path/to/mars.jpg'

错误输出现在就比较有意义了。路径指向名为 open.py 的单个文件。输出提到错误在第 5 行开始，其中包括对 main() 的调用。接下来，输出跟踪错误至 open() 函数调用中的第2行。最后，FileNotFoundError 再次报告文件或目录不存在。

回溯几乎始终包含以下信息：

涉及对每个函数的每次调用的所有文件路径。

与每个文件路径关联的行号。

产生异常时涉及的函数、方法或类的名称。

引发的异常的名称。

处理异常

当你第一次发现显示大回溯作为输出的异常时，你可能会尝试捕获每个错误以防止发生这种情况。

如果你的任务是到达火星，导航系统上的文本显示"发生错误"时，该怎么办？假设没有任何其他信息或上下文，只有闪烁的红灯和错误文本。作为一名开发人员，站在程序的另一方角度看问题会很有用：当出错时，用户可以做什么？

虽然此模块介绍了如何通过捕获异常来处理异常，但并不需要始终捕获异常。有时允许引发异常会很有用，其他调用方可以处理错误。

try和except块

让我们使用导航器示例来创建代码，以便为火星任务打开配置文件。配置文件可能会遇到各种问题，因此在问题出现时准确报告问题非常重要。我们知道，如果文件或目录不存在，则会引发 FileNotFoundError。如果我们想要处理此异常，可以使用 try 和 except 块：

python 复制代码

try:
     open('config.txt')
except FileNotFoundError:
     print("Couldn't find the config.txt file!")

Output

Couldn't find the config.txt file!

在 try 关键字之后，添加可能引发异常的代码。接下来，添加 except 关键字与可能的异常，后跟在该条件发生时需要运行的任何代码。由于 config.txt 在系统中不存在，因此 Python 将打印配置文件不存在。 try 和 except 块以及有用的消息会阻止回溯，并仍通知用户有关此问题的信息。

虽然文件不存在很常见，但它并不是你可能发现的唯一错误。无效的文件权限会阻止读取文件，即使文件存在也是如此。让我们在 Visual Studio Code 中创建一个名为 config.py 的新 Python 文件。将用于查找和读取导航系统配置文件的以下代码添加到该文件：

python 复制代码

def main():
    try:
        configuration = open('config.txt')
    except FileNotFoundError:
        print("Couldn't find the config.txt file!")


if __name__ == '__main__':
    main()

接下来，创建一个名为 config.txt 的目录。尝试调用 config.py 文件以查看新错误，该错误应如下所示：

python3 config.py
Output

Traceback (most recent call last):

File "/tmp/config.py", line 9, in <module>

main()

File "/tmp/config.py", line 3, in main

configuration = open('config.txt')

IsADirectoryError: [Errno 21] Is a directory: 'config.txt'

处理此错误的一种无用方法是捕获所有可能的异常，以防出现回溯。若要了解捕获所有异常不可行的原因，请通过在新创建的 config.py 文件中更新 main() 函数来尝试：

python 复制代码

def main():
    try:
        configuration = open('config.txt')
    except Exception:
        print("Couldn't find the config.txt file!")

现在，在具有不正确权限的 config.txt 目录所在的同一位置再次运行该代码：

python3 config.py
Couldn't find the config.txt file!

现在的问题是错误消息不正确。此目录的确存在，但它具有不同的权限，并且 Python 无法读取。处理软件错误时，遇到以下错误可能会让人沮丧：

错误不指出真正的问题。

错误给出与实际问题不匹配的输出。

错误不提示可以执行哪些操作来解决问题。

让我们修复这段代码，以解决所有这些问题。恢复为捕获 FileNotFoundError，然后添加另一个 except 块以捕获 PermissionError：

python 复制代码

def main():
    try:
        configuration = open('config.txt')
    except FileNotFoundError:
        print("Couldn't find the config.txt file!")
    except IsADirectoryError:
        print("Found config.txt but it is a directory, couldn't read it")

现在在 config.txt 目录所在的位置再次运行它：

python3 config.py
Found config.txt but couldn't read it

现在删除 config.txt 目录，以确保改为访问第一个 except 块：

rm -f config.txt

python3 config.py
Couldn't find the config.txt file!

如果错误具有类似的性质，并且无需单独处理，则可以通过在 except 行中使用括号将异常归为一组。例如，如果导航系统负载过大，并且文件系统变得太忙，则很有必要同时捕获 BlockingIOError 和 TimeOutError：

python 复制代码

def main():
    try:
        configuration = open('config.txt')
    except FileNotFoundError:
        print("Couldn't find the config.txt file!")
    except IsADirectoryError:
        print("Found config.txt but it is a directory, couldn't read it")
    except (BlockingIOError, TimeoutError):
        print("Filesystem under heavy load, can't complete reading configuration file")

即使可以将异常归为一组，也只有在不需要单独处理异常时才这样做。避免将多个异常归为一组以提供普通的错误消息。

如果需要访问与异常相关的错误，则必须更新 except 行以包含 as 关键字。如果异常太过普通，则这种方法就非常方便并且错误消息会很有用：

python 复制代码

try:
    open("mars.jpg")
except FileNotFoundError as err:
     print("Got a problem trying to read the file:", err)

在本例中，as err 意味着 err 成为一个变量，而异常对象则作为值。然后，它使用此值来打印与异常相关的错误消息。使用此方法的另一个原因是直接访问该错误的属性。例如，如果捕获到更加普通的 OSError 异常，该异常是 FilenotFoundError 和 PermissionError 的父异常，则可以通过 .errno 属性来区分它们：

python 复制代码

try:
    open("config.txt")
except OSError as err:
     if err.errno == 2:
         print("Couldn't find the config.txt file!")
     elif err.errno == 13:
        print("Found config.txt but couldn't read it")