在程序運(yùn)行過程中，總會遇到各種各樣的錯(cuò)誤。

有的錯(cuò)誤是程序編寫有問題造成的，比如本來應(yīng)該輸出整數(shù)結(jié)果輸出了字符串，這種錯(cuò)誤我們通常稱之為bug，bug是必須修復(fù)的。

有的錯(cuò)誤是用戶輸入造成的，比如讓用戶輸入email地址，結(jié)果得到一個(gè)空字符串，這種錯(cuò)誤可以通過檢查用戶輸入來做相應(yīng)的處理。

還有一類錯(cuò)誤是完全無法在程序運(yùn)行過程中預(yù)測的，比如寫入文件的時(shí)候，磁盤滿了，寫不進(jìn)去了，或者從網(wǎng)絡(luò)抓取數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)突然斷掉了。這類錯(cuò)誤也稱為異常，在程序中通常是必須處理的，否則，程序會因?yàn)楦鞣N問題終止并退出。

Python內(nèi)置了一套異常處理機(jī)制，來幫助我們進(jìn)行錯(cuò)誤處理。

此外，我們也需要跟蹤程序的執(zhí)行，查看變量的值是否正確，這個(gè)過程稱為調(diào)試。Python的pdb可以讓我們以單步方式執(zhí)行代碼。

最后，編寫測試也很重要。有了良好的測試，就可以在程序修改后反復(fù)運(yùn)行，確保程序輸出符合我們編寫的測試。

錯(cuò)誤處理

在程序運(yùn)行的過程中，如果發(fā)生了錯(cuò)誤，可以事先約定返回一個(gè)錯(cuò)誤代碼，這樣，就可以知道是否有錯(cuò)，以及出錯(cuò)的原因。在操作系統(tǒng)提供的調(diào)用中，返回錯(cuò)誤碼非常常見。比如打開文件的函數(shù)open()，成功時(shí)返回文件描述符（就是一個(gè)整數(shù)），出錯(cuò)時(shí)返回-1。

用錯(cuò)誤碼來表示是否出錯(cuò)十分不便，因?yàn)楹瘮?shù)本身應(yīng)該返回的正常結(jié)果和錯(cuò)誤碼混在一起，造成調(diào)用者必須用大量的代碼來判斷是否出錯(cuò)：

一旦出錯(cuò)，還要一級一級上報(bào)，直到某個(gè)函數(shù)可以處理該錯(cuò)誤（比如，給用戶輸出一個(gè)錯(cuò)誤信息）。

所以高級語言通常都內(nèi)置了一套try...except...finally...的錯(cuò)誤處理機(jī)制，Python也不例外。

try

讓我們用一個(gè)例子來看看try的機(jī)制：

當(dāng)我們認(rèn)為某些代碼可能會出錯(cuò)時(shí)，就可以用try來運(yùn)行這段代碼，如果執(zhí)行出錯(cuò)，則后續(xù)代碼不會繼續(xù)執(zhí)行，而是直接跳轉(zhuǎn)至錯(cuò)誤處理代碼，即except語句塊，執(zhí)行完except后，如果有finally語句塊，則執(zhí)行finally語句塊，至此，執(zhí)行完畢。

上面的代碼在計(jì)算10 / 0時(shí)會產(chǎn)生一個(gè)除法運(yùn)算錯(cuò)誤：

從輸出可以看到，當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，后續(xù)語句print('result:', r)不會被執(zhí)行，except由于捕獲到ZeroDivisionError，因此被執(zhí)行。最后，finally語句被執(zhí)行。然后，程序繼續(xù)按照流程往下走。

如果把除數(shù)0改成2，則執(zhí)行結(jié)果如下：

由于沒有錯(cuò)誤發(fā)生，所以except語句塊不會被執(zhí)行，但是finally如果有，則一定會被執(zhí)行（可以沒有finally語句）。

你還可以猜測，錯(cuò)誤應(yīng)該有很多種類，如果發(fā)生了不同類型的錯(cuò)誤，應(yīng)該由不同的except語句塊處理。沒錯(cuò)，可以有多個(gè)except來捕獲不同類型的錯(cuò)誤：

int()函數(shù)可能會拋出ValueError，所以我們用一個(gè)except捕獲ValueError，用另一個(gè)except捕獲ZeroDivisionError。

此外，如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生，可以在except語句塊后面加一個(gè)else，當(dāng)沒有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，會自動(dòng)執(zhí)行else語句：

Python的錯(cuò)誤其實(shí)也是class，所有的錯(cuò)誤類型都繼承自BaseException，所以在使用except時(shí)需要注意的是，它不但捕獲該類型的錯(cuò)誤，還把其子類也“一網(wǎng)打盡”。比如：

第二個(gè)except永遠(yuǎn)也捕獲不到UnicodeError，因?yàn)?code>UnicodeError是ValueError的子類，如果有，也被第一個(gè)except給捕獲了。

Python所有的錯(cuò)誤都是從BaseException類派生的，常見的錯(cuò)誤類型和繼承關(guān)系看這里：

https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#exception-hierarchy

使用try...except捕獲錯(cuò)誤還有一個(gè)巨大的好處，就是可以跨越多層調(diào)用，比如函數(shù)main()調(diào)用bar()，bar()調(diào)用foo()，結(jié)果foo()出錯(cuò)了，這時(shí)，只要main()捕獲到了，就可以處理：

也就是說，不需要在每個(gè)可能出錯(cuò)的地方去捕獲錯(cuò)誤，只要在合適的層次去捕獲錯(cuò)誤就可以了。這樣一來，就大大減少了寫try...except...finally的麻煩。

調(diào)用棧

如果錯(cuò)誤沒有被捕獲，它就會一直往上拋，最后被Python解釋器捕獲，打印一個(gè)錯(cuò)誤信息，然后程序退出。來看看err.py：

執(zhí)行，結(jié)果如下：

出錯(cuò)并不可怕，可怕的是不知道哪里出錯(cuò)了。解讀錯(cuò)誤信息是定位錯(cuò)誤的關(guān)鍵。我們從上往下可以看到整個(gè)錯(cuò)誤的調(diào)用函數(shù)鏈：

錯(cuò)誤信息第1行：

告訴我們這是錯(cuò)誤的跟蹤信息。

第2~3行：

調(diào)用main()出錯(cuò)了，在代碼文件err.py的第11行代碼，但原因是第9行：

調(diào)用bar('0')出錯(cuò)了，在代碼文件err.py的第9行代碼，但原因是第6行：

原因是return foo(s) * 2這個(gè)語句出錯(cuò)了，但這還不是最終原因，繼續(xù)往下看：

原因是return 10 / int(s)這個(gè)語句出錯(cuò)了，這是錯(cuò)誤產(chǎn)生的源頭，因?yàn)橄旅娲蛴×耍?/p>

根據(jù)錯(cuò)誤類型ZeroDivisionError，我們判斷，int(s)本身并沒有出錯(cuò)，但是int(s)返回0，在計(jì)算10 / 0時(shí)出錯(cuò)，至此，找到錯(cuò)誤源頭。

?出錯(cuò)的時(shí)候，一定要分析錯(cuò)誤的調(diào)用棧信息，才能定位錯(cuò)誤的位置。

記錄錯(cuò)誤

如果不捕獲錯(cuò)誤，自然可以讓Python解釋器來打印出錯(cuò)誤堆棧，但程序也被結(jié)束了。既然我們能捕獲錯(cuò)誤，就可以把錯(cuò)誤堆棧打印出來，然后分析錯(cuò)誤原因，同時(shí)，讓程序繼續(xù)執(zhí)行下去。

Python內(nèi)置的logging模塊可以非常容易地記錄錯(cuò)誤信息：

同樣是出錯(cuò)，但程序打印完錯(cuò)誤信息后會繼續(xù)執(zhí)行，并正常退出：

通過配置，logging還可以把錯(cuò)誤記錄到日志文件里，方便事后排查。

拋出錯(cuò)誤

因?yàn)殄e(cuò)誤是class，捕獲一個(gè)錯(cuò)誤就是捕獲到該class的一個(gè)實(shí)例。因此，錯(cuò)誤并不是憑空產(chǎn)生的，而是有意創(chuàng)建并拋出的。Python的內(nèi)置函數(shù)會拋出很多類型的錯(cuò)誤，我們自己編寫的函數(shù)也可以拋出錯(cuò)誤。

如果要拋出錯(cuò)誤，首先根據(jù)需要，可以定義一個(gè)錯(cuò)誤的class，選擇好繼承關(guān)系，然后，用raise語句拋出一個(gè)錯(cuò)誤的實(shí)例：

執(zhí)行，可以最后跟蹤到我們自己定義的錯(cuò)誤：

只有在必要的時(shí)候才定義我們自己的錯(cuò)誤類型。如果可以選擇Python已有的內(nèi)置的錯(cuò)誤類型（比如ValueError，TypeError），盡量使用Python內(nèi)置的錯(cuò)誤類型。

最后，我們來看另一種錯(cuò)誤處理的方式：

在bar()函數(shù)中，我們明明已經(jīng)捕獲了錯(cuò)誤，但是，打印一個(gè)ValueError!后，又把錯(cuò)誤通過raise語句拋出去了，這不有病么？

其實(shí)這種錯(cuò)誤處理方式不但沒病，而且相當(dāng)常見。捕獲錯(cuò)誤目的只是記錄一下，便于后續(xù)追蹤。但是，由于當(dāng)前函數(shù)不知道應(yīng)該怎么處理該錯(cuò)誤，所以，最恰當(dāng)?shù)姆绞绞抢^續(xù)往上拋，讓頂層調(diào)用者去處理。好比一個(gè)員工處理不了一個(gè)問題時(shí)，就把問題拋給他的老板，如果他的老板也處理不了，就一直往上拋，最終會拋給CEO去處理。

raise語句如果不帶參數(shù)，就會把當(dāng)前錯(cuò)誤原樣拋出。此外，在except中raise一個(gè)Error，還可以把一種類型的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)化成另一種類型：

只要是合理的轉(zhuǎn)換邏輯就可以，但是，決不應(yīng)該把一個(gè)IOError轉(zhuǎn)換成毫不相干的ValueError。

小結(jié)

Python內(nèi)置的try...except...finally用來處理錯(cuò)誤十分方便。出錯(cuò)時(shí)，會分析錯(cuò)誤信息并定位錯(cuò)誤發(fā)生的代碼位置才是最關(guān)鍵的。

程序也可以主動(dòng)拋出錯(cuò)誤，讓調(diào)用者來處理相應(yīng)的錯(cuò)誤。但是，應(yīng)該在文檔中寫清楚可能會拋出哪些錯(cuò)誤，以及錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因。