python错误和调试

在程序运行过程中，总会遇到各种各样的错误。

有的错误是程序编写有问题造成的，比如本来应该输出整数结果输出了字符串，这种错误我们通常称之为bug，bug是必须修复的。

有的错误是用户输入造成的，比如让用户输入email地址，结果得到一个空字符串，这种错误可以通过检查用户输入来做相应的处理。

还有一类错误是完全无法在程序运行过程中预测的，比如写入文件的时候，磁盘满了，写不进去了，或者从网络抓取数据，网络突然断掉了。这类错误也称为异常，在程序中通常是必须处理的，否则，程序会因为各种问题终止并退出。

错误处理

try...except...finally

当我们认为某些代码可能会出错时，就可以用try来运行这段代码，如果执行出错，则后续代码不会继续执行，而是直接跳转至错误处理代码，即except语句块，执行完except后，如果有finally语句块，则执行finally语句块，至此，执行完毕。

#!/usr/bin/python3

try:
    r = 10 / 0
    print ('result:',r)
except ZeroDivisionError as e:
    print ('除数不能为零 ',e)
finally:
    print ('--------')
print ('END')

如果没有错误发生，可以在except语句块后面加一个else，当没有错误发生时，会自动执行else语句：

#!/usr/bin/python3

try:
    r = 10 / int('2')
    print ('result:',r)
except ZeroDivisionError as e:
    print ('除数不能为零 ', e)
except ValueError as e:   #int()可能抛出ValueError
    print ('ValueError', e)
else:
    print ('No Error!')
finally:
    print ('--------')
print ('END')

Python的错误其实也是class，所有的错误类型都继承自BaseException，所以在使用except时需要注意的是，它不但捕获该类型的错误，还把其子类也“一网打尽”。

常见的错误类型和继承关系  https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#exception-hierarchy

使用try...except捕获错误还有一个巨大的好处，就是可以跨越多层调用，比如函数main()调用foo()，foo()调用bar()，结果bar()出错了，这时，只要main()捕获到了，就可以处理：

#!/usr/bin/python3

def foo(s):
    return 10 / s

def bar(s):
    return foo(s)*2

def main():
    try:
        bar('0')
    except Exception as e:
        print ('Error', e)
    finally:
        print ('---------------')
        
main()

Python中的异常分类

NameError    #尝试访问一个未声明的变量（没有初始化）
ZeroDivisionError    #除数为零
SyntaxError        #解释器语法错误,唯一不是在运行时发生的异常，在编译时发生，它代表Python代码中有一个不正确的结构
IndexError    #请求的索引超出序列范围
KeyError    #请求一个不存在的字典键
IOError        #输入输出错误：（1）打开一个不存在的文件（2）文件写入时，操作和模式不匹配（3）权限问题导致
TypeError    #类型错误，如'2'+2，类型不相同不能相加
AttributeError    #尝试访问未知的对象属性，即对象根本没有定义这一属性却尝试访问它
StopIteration    #迭代器没有更多的值
RuntimeError    #一般的运行时错误
SystemError        #一般的解释器系统错误
ValueError        #传入无效的参数

调用栈

如果错误没有被捕获，它就会一直往上抛，最后被Python解释器捕获，打印一个错误信息，然后程序退出。

#!/usr/bin/python3

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s)*2

def main():
    bar('0')

main()

可以看到，问题的源头追溯到第四行代码，第四行代码，除数不能为零

记录错误

捕获错误，打印错误堆栈，同时让程序继续执行

#!/usr/bin/python3

import logging

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s)*2

def main():
    try:
        bar('0')
    except Exception as e:
        logging.exception(e)

main()
print('END')

同样是出错，但程序打印完错误信息后会继续执行，并正常退出：

抛出错误

如果要抛出错误，首先根据需要，可以定义一个错误的class，选择好继承关系，然后，用raise语句抛出一个错误的实例：

#!/usr/bin/python3

class FooError(ValueError):   #选择好继承关系
    pass

def foo(s):
    n = int(s)
    if n == 0:
        raise FooError('无效的值:%s' % s)
    return 10 / n
    
foo('0')

只有在必要的时候才定义我们自己的错误类型。如果可以选择Python已有的内置的错误类型（比如ValueError，TypeError），尽量使用Python内置的错误类型。

调试

程序能一次写完并正常运行的概率很小，总会有各种各样的bug需要修正。有的bug很简单，看看错误信息就知道，有的bug很复杂，我们需要知道出错时，哪些变量的值是正确的，哪些变量的值是错误的，因此，需要一整套调试程序的手段来修复bug。

断言   assert

把可能有问题的变量打印出来看看

#!/usr/bin/python3

def foo(s):
    n = int(s)
    assert n != 0, 'n is zero!'
    return 10 / n

def main():
    foo('0')

main()

assert的意思是，表达式 n != 0应该是True，True的话继续执行，否则，根据程序运行的逻辑，后面的代码肯定会出错。

如果断言失败，assert语句本身就会抛出AssertionError：

logging

和assert比，logging不会抛出错误，而且可以输出到文件，可指定记录信息的级别（低到高：debug  info  warning  error）当指定 level = WARNING后 debug和info就不起作用，即可以输出不同级别的信息

#!/usr/bin/python3

import logging
logging.basicConfig(level = logging.INFO)

s = '0'
n = int(s)
logging.info('n = %d' % n)
print (10 / n)

pdb

-m pdb  让程序以单步方式运行，可以随时查看运行状态。

#!/usr/bin/python3

s = '0'
n = int(s)
print (10 / n)

l  查看代码　　n  单步　　p 变量名    查看变量　　q结束调试