8. Erros e exceções

Até agora mensagens de erro foram apenas mencionadas, mas se você testou os exemplos, talvez tenha esbarrado em algumas. Existem pelo menos dois tipos distintos de erros: erros de sintaxe e exceções.

8.1. Erros de sintaxe

Erros de sintaxe, também conhecidos como erros de parse, são provavelmente os mais frequentes entre aqueles que ainda estão aprendendo Python:

>>> while True print('Hello world')
  File "<stdin>", line 1
    while True print('Hello world')
                   ^
SyntaxError: invalid syntax

O parser repete a linha inválida e apresenta uma pequena ‘seta’ apontando para o ponto da linha em que o erro foi detectado. O erro é causado (ou ao menos detectado) pelo token que precede a seta: no exemplo, o erro foi detectado na função print(), uma vez que um dois-pontos (':') está faltando antes dela. O nome de arquivo e número de linha são exibidos para que você possa rastrear o erro no texto do script.

8.2. Exceções

Mesmo que um comando ou expressão estejam sintaticamente corretos, talvez ocorra um erro na hora de sua execução. Erros detectados durante a execução são chamados exceções e não são necessariamente fatais: logo veremos como tratá-las em programas Python. A maioria das exceções não são tratadas pelos programas e acabam resultando em mensagens de erro:

>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero
>>> 4 + spam*3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'spam' is not defined
>>> '2' + 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

A última linha da mensagem de erro indica o que aconteceu. Exceções surgem com diferentes tipos, e o tipo é exibido como parte da mensagem: os tipos no exemplo são ZeroDivisionError, NameError e TypeError. A string exibida como sendo o tipo da exceção é o nome exceção nativa que ocorreu. Isso é verdade para todas exceções pré-definidas em Python, mas não é necessariamente verdade para exceções definidas pelo usuário (embora seja uma convenção útil). Os nomes das exceções padrões são identificadores embutidos (não palavras reservadas).

O resto da linha é um detalhamento que depende do tipo da exceção ocorrida e sua causa.

A parte anterior da mensagem de erro apresenta o contexto onde ocorreu a exceção. Essa informação é denominada stack traceback (situação da pilha de execução). Em geral, contém uma lista de linhas do código fonte, sem apresentar, no entanto, linhas lidas da entrada padrão.

Exceções embutidas lista as exceções pré-definidas e seus significados.

8.3. Tratamento de exceções

É possível escrever programas que tratam exceções específicas. Observe o exemplo seguinte, que pede dados ao usuário até que um inteiro válido seja fornecido, ainda permitindo que o programa seja interrompido (utilizando Control-C ou seja lá o que for que o sistema operacional suporte); note que uma interrupção gerada pelo usuário será sinalizada pela exceção KeyboardInterrupt.

>>> while True:
...     try:
...         x = int(input("Please enter a number: "))
...         break
...     except ValueError:
...         print("Oops!  That was no valid number.  Try again...")
...

A instrução try funciona da seguinte maneira:

• First, the try clause (the statement(s) between the try and except keywords) is executed.

• Se nenhuma exceção ocorrer, a cláusula except é ignorada e a execução da instrução try é finalizada.

• Se ocorrer uma execução durante a execução da cláusula try, as instruções remanescentes na cláusula são ignoradas. Se o tipo da exceção ocorrida tiver sido previsto em algum except, então essa cláusula será executada. Depois disso, a execução continua na próxima instrução após o conjunto try/except.

• Se a exceção levantada não foi prevista em nenhuma cláusula except da cláusula try em que ocorreu, então ela é entregue a uma instrução try mais externa. Se não existir nenhum tratador previsto para tal exceção, será uma exceção não tratada e a execução do programa termina com uma mensagem de erro.

A instrução try pode ter uma ou mais cláusula except, para especificar múltiplos tratadores para diferentes exceções. No máximo um único tratador será executado. Tratadores só são sensíveis às exceções levantadas no interior da cláusula try, e não às que tenham ocorrido no interior de outro tratador numa mesma instrução try. Um tratador pode ser sensível a múltiplas exceções, desde que as especifique em uma tupla:

... except (RuntimeError, TypeError, NameError):
...     pass

Em uma cláusula except, uma classe é compatível com a exceção levantada se é a mesma classe ou uma classe ancestral dela (mas não o contrário: uma cláusula except que menciona uma classe derivada daquela que foi levantada não vai capturar tal exceção). No exemplo a seguir será exibido B, C e D nessa ordem:

class B(Exception):
    pass

class C(B):
    pass

class D(C):
    pass

for cls in [B, C, D]:
    try:
        raise cls()
    except D:
        print("D")
    except C:
        print("C")
    except B:
        print("B")

Se a ordem das cláusulas fosse invertida (except B no início), seria exibido B, B, B — somente a primeira cláusula except compatível é ativada.

A última cláusula except pode omitir o nome da exceção, funcionando como um curinga. Utilize esse recurso com extrema cautela, uma vez que isso pode esconder erros do programador e do usuário! Também pode ser utilizado para exibir uma mensagem de erro e então re-levantar a exceção (permitindo que o invocador da função atual também possa tratá-la):

import sys

try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(s.strip())
except OSError as err:
    print("OS error: {0}".format(err))
except ValueError:
    print("Could not convert data to an integer.")
except:
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    raise

A construção try … except possui uma cláusula else opcional, que quando presente, deve ser colocada depois de todas as outras cláusulas. É útil para um código que precisa ser executado se nenhuma exceção foi levantada. Por exemplo:

for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except OSError:
        print('cannot open', arg)
    else:
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

Esse recurso é melhor do que simplesmente adicionar o código da cláusula else ao corpo da cláusula try, pois mantém as exceções levantadas no else num escopo diferente de tratamento das exceções levantadas na cláusula try, evitando que acidentalmente seja tratada uma exceção que não foi levantada pelo código protegido pela construção try … except.

Quando uma exceção ocorre, ela pode estar associada a um valor chamado argumento da exceção. A presença e o tipo do argumento dependem do tipo da exceção.

A cláusula except pode especificar uma variável depois do nome (ou da tupla de nomes) da exceção. A variável é associada à instância de exceção capturada, com os argumentos armazenados em instancia.args. Por conveniência, a instância define o método __str__() para que os argumentos possam ser exibidos diretamente sem necessidade de acessar .args. Pode-se também instanciar uma exceção antes de levantá-la e adicionar qualquer atributo a ela, conforme desejado.

>>> try:
...     raise Exception('spam', 'eggs')
... except Exception as inst:
...     print(type(inst))    # the exception instance
...     print(inst.args)     # arguments stored in .args
...     print(inst)          # __str__ allows args to be printed directly,
...                          # but may be overridden in exception subclasses
...     x, y = inst.args     # unpack args
...     print('x =', x)
...     print('y =', y)
...
<class 'Exception'>
('spam', 'eggs')
('spam', 'eggs')
x = spam
y = eggs

Caso uma exceção tenha argumentos, os mesmos serão impressos como a última parte (‘detalhe’) da mensagem para as exceções não tratadas.

Além disso, tratadores de exceção são capazes de capturar exceções que tenham sido levantadas no interior de funções invocadas (mesmo que indiretamente) na cláusula try. Por exemplo:

>>> def this_fails():
...     x = 1/0
...
>>> try:
...     this_fails()
... except ZeroDivisionError as err:
...     print('Handling run-time error:', err)
...
Handling run-time error: division by zero

8.4. Levantando exceções

A instrução raise permite ao programador forçar a ocorrência de um determinado tipo de exceção. Por exemplo:

>>> raise NameError('HiThere')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: HiThere

O argumento de raise indica a exceção a ser levantada. Esse argumento deve ser uma instância de exceção ou uma classe de exceção (uma classe que deriva de Exception). Se uma classe de exceção for passada, será implicitamente instanciada invocando o seu construtor sem argumentos:

raise ValueError  # shorthand for 'raise ValueError()'

Caso você precise determinar se uma exceção foi levantada ou não, mas não quer manipular o erro, uma forma simples de instrução raise permite que você levante-a novamente:

>>> try:
...     raise NameError('HiThere')
... except NameError:
...     print('An exception flew by!')
...     raise
...
An exception flew by!
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>
NameError: HiThere

8.5. Exceções definidas pelo usuário

Programas podem definir novos tipos de exceções, através da criação de uma nova classe (veja Classes para mais informações sobre classes Python). Exceções devem ser derivadas da classe Exception, direta ou indiretamente.

Classes de exceções podem ser definidas para fazer qualquer coisa que qualquer outra classe faz, mas em geral são bem simples, frequentemente oferecendo apenas alguns atributos que fornecem informações sobre o erro que ocorreu. Ao criar um módulo que pode gerar diversos erros, uma prática comum é criar uma classe base para as exceções definidas por aquele módulo, e as classes específicas para cada condição de erro como subclasses dela:

class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass

class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.

    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """

    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message

class TransitionError(Error):
    """Raised when an operation attempts a state transition that's not
    allowed.

    Attributes:
        previous -- state at beginning of transition
        next -- attempted new state
        message -- explanation of why the specific transition is not allowed
    """

    def __init__(self, previous, next, message):
        self.previous = previous
        self.next = next
        self.message = message

É comum que novas exceções sejam definidas com nomes terminando em “Error”, semelhante a muitas exceções embutidas.

Muitos módulos padrão definem novas exceções para reportar erros que ocorrem no interior das funções que definem. Mais informações sobre classes aparecem no capítulo Classes.

8.6. Definindo ações de limpeza

A instrução try possui outra cláusula opcional, cuja finalidade é permitir a implementação de ações de limpeza, que sempre devem ser executadas independentemente da ocorrência de exceções. Como no exemplo:

>>> try:
...     raise KeyboardInterrupt
... finally:
...     print('Goodbye, world!')
...
Goodbye, world!
KeyboardInterrupt
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>

Se uma cláusula finally estiver presente, a cláusula finally será executada como a última tarefa antes da conclusão da instrução try. A cláusula finally executa se a instrução try produz uma exceção. Os pontos a seguir discutem casos mais complexos quando ocorre uma exceção:

• Se ocorrer uma exceção durante a execução da cláusula try, a exceção poderá ser tratada por uma cláusula except. Se a exceção não for tratada por uma cláusula except, a exceção será gerada novamente após a execução da cláusula: keyword:!finally.

• Uma exceção pode ocorrer durante a execução de uma cláusula except ou else. Novamente, a exceção é re-levantada depois que finally é executada.

• Se a instrução try atingir um break, continue ou return, a cláusula finally será executada imediatamente antes da execução da instrução break, continue or return.

• Se uma cláusula finally incluir uma instrução return, o valor retornado será aquele da instrução return da cláusula finally, não o valor da instrução return da cláusula try.

Por exemplo:

>>> def bool_return():
...     try:
...         return True
...     finally:
...         return False
...
>>> bool_return()
False

Um exemplo mais complicado:

>>> def divide(x, y):
...     try:
...         result = x / y
...     except ZeroDivisionError:
...         print("division by zero!")
...     else:
...         print("result is", result)
...     finally:
...         print("executing finally clause")
...
>>> divide(2, 1)
result is 2.0
executing finally clause
>>> divide(2, 0)
division by zero!
executing finally clause
>>> divide("2", "1")
executing finally clause
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 3, in divide
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

Como você pode ver, a cláusula finally é executado em todos os casos. A exceção TypeError levantada pela divisão de duas strings não é tratada pela cláusula except e portanto é re-levantada depois que a cláusula finally é executada.

Em aplicação do mundo real, a cláusula finally é útil para liberar recursos externos (como arquivos ou conexões de rede), independentemente do uso do recurso ter sido bem sucedido ou não.

8.7. Ações de limpeza predefinidas

Alguns objetos definem ações de limpeza padrões para serem executadas quando o objeto não é mais necessário, independentemente da operação que estava usando o objeto ter sido ou não bem sucedida. Veja o exemplo a seguir, que tenta abrir um arquivo e exibir seu conteúdo na tela.

for line in open("myfile.txt"):
    print(line, end="")

O problema com esse código é que ele deixa o arquivo aberto um período indeterminado depois que o código é executado. Isso não chega a ser problema em scripts simples, mas pode ser um problema para grandes aplicações. A palavra reservada with permite que objetos como arquivos sejam utilizados com a certeza de que sempre serão prontamente e corretamente finalizados.

with open("myfile.txt") as f:
    for line in f:
        print(line, end="")

Depois que a instrução é executada, o arquivo f é sempre fechado, mesmo se ocorrer um problema durante o processamento das linhas. Outros objetos que, como arquivos, fornecem ações de limpeza predefinidas as indicarão em suas documentações.