8. Помилки та винятки

До цього часу повідомлення про помилки не згадувалися, але якщо ви спробували приклади, ви, ймовірно, бачили деякі. Існує (принаймні) два різновиди помилок: синтаксичні помилки та винятки.

8.1. Синтаксичні помилки

Синтаксичні помилки, також відомі як помилки синтаксичного аналізу, є, мабуть, найпоширенішим типом скарг, які ви отримуєте, поки вивчаєте Python:

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

The parser repeats the offending line and displays a little „arrow“ pointing at the earliest point in the line where the error was detected. The error is caused by (or at least detected at) the token preceding the arrow: in the example, the error is detected at the function print(), since a colon (':') is missing before it. File name and line number are printed so you know where to look in case the input came from a script.

8.2. Винятки

Навіть якщо оператор або вираз синтаксично правильний, це може спричинити помилку під час спроби його виконання. Помилки, виявлені під час виконання, називаються винятками і не є безумовно фатальними: незабаром ви дізнаєтесь, як їх обробляти в програмах Python. Однак більшість винятків не обробляються програмами, і вони призводять до повідомлень про помилки, як показано тут:

>>> 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

Останній рядок повідомлення про помилку вказує на те, що сталося. Винятки бувають різних типів, і тип друкується як частина повідомлення: типи в прикладі: ZeroDivisionError, NameError і TypeError. Рядок, надрукований як тип винятку, є назвою вбудованого винятку, який стався. Це справедливо для всіх вбудованих винятків, але не обов’язково для винятків, визначених користувачем (хоча це корисна угода). Стандартні назви винятків є вбудованими ідентифікаторами (а не зарезервованими ключовими словами).

Решта рядка надає деталі на основі типу винятку та причини його виникнення.

The preceding part of the error message shows the context where the exception happened, in the form of a stack traceback. In general it contains a stack traceback listing source lines; however, it will not display lines read from standard input.

Вбудовані винятки містить список вбудованих винятків та їх значення.

8.3. Обробка винятків

Можна писати програми, які оброблятимуть вибрані винятки. Подивіться на наступний приклад, який запитує у користувача введення, доки не буде введено дійсне ціле число, але дозволяє користувачеві перервати програму (за допомогою Control-C або іншого, що підтримується операційною системою); зауважте, що створене користувачем переривання сигналізується за допомогою виклику винятку KeyboardInterrupt.

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

Оператор try працює наступним чином.

• Спочатку виконується пропозиція try (вираз(и) між ключовими словами try і except).

• Якщо винятків не відбувається, пункт except пропускається, і виконання оператора try завершується.

• If an exception occurs during execution of the try clause, the rest of the clause is skipped. Then if its type matches the exception named after the except keyword, the except clause is executed, and then execution continues after the try statement.

• If an exception occurs which does not match the exception named in the except clause, it is passed on to outer try statements; if no handler is found, it is an unhandled exception and execution stops with a message as shown above.

A try statement may have more than one except clause, to specify handlers for different exceptions. At most one handler will be executed. Handlers only handle exceptions that occur in the corresponding try clause, not in other handlers of the same try statement. An except clause may name multiple exceptions as a parenthesized tuple, for example:

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

A class in an except clause is compatible with an exception if it is the same class or a base class thereof (but not the other way around — an except clause listing a derived class is not compatible with a base class). For example, the following code will print B, C, D in that order:

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")

Note that if the except clauses were reversed (with except B first), it would have printed B, B, B — the first matching except clause is triggered.

The last except clause may omit the exception name(s), to serve as a wildcard. Use this with extreme caution, since it is easy to mask a real programming error in this way! It can also be used to print an error message and then re-raise the exception (allowing a caller to handle the exception as well):

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

The try … except statement has an optional else clause, which, when present, must follow all except clauses. It is useful for code that must be executed if the try clause does not raise an exception. For example:

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()

Використання пропозиції else краще, ніж додавання додаткового коду до пропозиції try, оскільки це дозволяє уникнути випадкового перехоплення виняткової ситуації, яка не була викликана кодом, захищеним try … except оператор.

When an exception occurs, it may have an associated value, also known as the exception’s argument. The presence and type of the argument depend on the exception type.

The except clause may specify a variable after the exception name. The variable is bound to an exception instance with the arguments stored in instance.args. For convenience, the exception instance defines __str__() so the arguments can be printed directly without having to reference .args. One may also instantiate an exception first before raising it and add any attributes to it as desired.

>>> 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

If an exception has arguments, they are printed as the last part („detail“) of the message for unhandled exceptions.

Exception handlers don’t just handle exceptions if they occur immediately in the try clause, but also if they occur inside functions that are called (even indirectly) in the try clause. For example:

>>> 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. Створення винятків

Оператор raise дозволяє програмісту примусово викликати певний виняток. Наприклад:

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

The sole argument to raise indicates the exception to be raised. This must be either an exception instance or an exception class (a class that derives from Exception). If an exception class is passed, it will be implicitly instantiated by calling its constructor with no arguments:

raise ValueError  # shorthand for 'raise ValueError()'

Якщо вам потрібно визначити, чи був викликаний виняток, але ви не маєте наміру його обробляти, простіша форма оператора raise дозволяє повторно викликати виняток:

>>> 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. Винятки, визначені користувачем

Програми можуть називати свої власні винятки, створюючи новий клас винятків (перегляньте Класи, щоб дізнатися більше про класи Python). Винятки зазвичай мають бути похідними від класу Exception, прямо чи опосередковано.

Exception classes can be defined which do anything any other class can do, but are usually kept simple, often only offering a number of attributes that allow information about the error to be extracted by handlers for the exception. When creating a module that can raise several distinct errors, a common practice is to create a base class for exceptions defined by that module, and subclass that to create specific exception classes for different error conditions:

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

Більшість винятків визначаються іменами, які закінчуються на «Помилка», подібно до назв стандартних винятків.

Many standard modules define their own exceptions to report errors that may occur in functions they define. More information on classes is presented in chapter Класи.

8.6. Визначення дій з очищення

Інструкція try має інше необов’язкове положення, призначене для визначення дій очищення, які необхідно виконувати за будь-яких обставин. Наприклад:

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

Якщо присутня пропозиція finally, пропозиція finally виконуватиметься як останнє завдання перед завершенням інструкції try. Речення finally виконується незалежно від того, створює виняток оператор try чи ні. У наступних пунктах розглядаються більш складні випадки, коли виникає виняток:

• Якщо виняток виникає під час виконання пропозиції try, виняток може бути оброблено за допомогою пропозиції except. Якщо виняток не обробляється пропозицією except, виняток виникає повторно після того, як пропозиція finally буде виконана.

• Виняток може статися під час виконання пропозиції except або else. Знову ж таки, виняток повторно викликається після виконання пункту finally.

• Якщо оператор try досягає оператора break, continue або return, пункт finally буде виконано безпосередньо перед break, continue або return виконання оператора.

• Якщо пропозиція finally містить інструкцію return, поверненим значенням буде значення з інструкції return пропозиції finally, а не значення з оператора return пункту try.

Наприклад:

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

Більш складний приклад:

>>> 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'

Як бачите, пункт finally виконується в будь-якій події. Помилка TypeError, викликана розділенням двох рядків, не обробляється пропозицією except і тому повторно виникає після виконання пропозиції finally.

У додатках реального світу пункт finally корисний для звільнення зовнішніх ресурсів (таких як файли або мережеві підключення), незалежно від того, чи було використання ресурсу успішним.

8.7. Попередньо визначені дії з очищення

Деякі об’єкти визначають стандартні дії з очищення, які необхідно виконати, коли об’єкт більше не потрібний, незалежно від того, чи була операція з використанням об’єкта успішною чи невдалою. Подивіться на наступний приклад, який намагається відкрити файл і вивести його вміст на екран.

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

Проблема з цим кодом полягає в тому, що він залишає файл відкритим протягом невизначеного періоду часу після завершення виконання цієї частини коду. Це не проблема для простих сценаріїв, але може бути проблемою для великих програм. Оператор with дозволяє використовувати такі об’єкти, як файли, таким чином, щоб вони завжди були своєчасно та правильно очищені.

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

Після виконання виразу файл f завжди закривається, навіть якщо під час обробки рядків виникла проблема. Об’єкти, які, як і файли, забезпечують попередньо визначені дії очищення, вкажуть це у своїй документації.