Исключения в Python: что это такое и как с ними работать

Что произойдёт, если в коде на Python встретится ошибка? Как программа отправляет сообщения об ошибках программисту и как написать собственный обработчик? За всё это отвечают исключения. Рассказываем, как они работают и как использовать их в своём коде.

Содержание

• Как работают исключения в Python
• Обработка исключений в Python: try, except, finally, else и raise
• Обработка нескольких исключений
• Как игнорировать ошибки в Python
• Создание собственных исключений

Как работают исключения в Python

Исключения (exceptions) в Python — это механизм обработки ошибок во время выполнения программы. Они позволяют программе продолжить работу после обнаружения ошибки, а не завершаться аварийно. В Python есть встроенные исключения, которые обрабатывают большинство типовых ошибок.

Рассмотрим такую ситуацию на примере. В коде ниже вызывается функция f1(), внутри которой находится функция f2(). Выполнение будет продолжаться до тех пор, пока интерпретатор не дойдёт до строчки print (y - 2):

def f2(y):
    print(y - 2)  # Ошибка

def f1(x):
    f2(x)

f1('10')

Из строки нельзя вычесть число, поэтому в консоли появится информация об ошибке в виде трассировки Traceback с исключением TypeError:

Traceback (most recent call last):
  File 'c:\Python\except.py', line 10, in <module>
    f1('10')
  File 'c:\Python\except.py', line 7, in f1      
    f2(x)
  File 'c:\Python\except.py', line 3, in f2
    print(y - 2)  # Ошибка 
          ~~^~~
TypeError: unsupported operand type(s) for -: 'str' and 'int'

В Python есть встроенные исключения для разных ситуаций. Рассмотрим некоторые из них:

• TypeError — операция или функция применяется к объекту несоответствующего типа.

a = 2
b = 'два'
print(a + b) # TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

• ValueError — операция или функция получает аргумент неподходящего значения. К примеру, исключение возникает, если попытаться преобразовать строку в число.

print(int('привет')) # ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'привет'

• IndexError — обращение к элементу по несуществующему индексу.

mylist = ['яблоко', 'банан', 'вишня']
print(mylist[10]) # IndexError: list index out of range

• ZeroDivisionError — деление числа на ноль.

a = 5
b = 0
print(a / b) # ZeroDivisionError: division by zero

Читайте также:

Деление в Python: какие операторы и когда использовать

• FileNotFoundError — Python не может найти файл, который мы хотим открыть.

with open('non_existent_file.txt', 'r') as f:
    print(f.read()) # FileNotFoundError: No such file or directory: 'non_existent_file.txt'

Это одни из наиболее часто встречающихся встроенных исключений в Python. Полный список можно посмотреть в официальной документации.

Обработка исключений в Python: try, except, finally, else и raise

В Python есть всё необходимое для создания собственных обработчиков исключений. Это полезно, если надо реализовать нетипичное для Python поведение, которое не предусмотрели разработчики. Для этого используются блоки try, except, finally, else и raise:

• С помощью блока try Python проверяет код на наличие исключений. Если в try встречается ошибка, выполнение переходит к первому блоку except.

try:
    print(undefined_variable)

Читайте также:

Операторы Python: для чего они нужны и какими бывают

• В блоке except содержится код, который будет выполняться, если в блоке try нашлась ошибка.

try:
    print(undefined_variable)
except NameError:
   print('Переменная не определена.')

• В finally помещают код, который будет выполняться независимо от того, была ли найдена ошибка или нет. Часто этот блок используют для работы с файлами, чтобы закрыть документ.

try:
    f = open('my_file.txt')
    # Действия с файлом
except FileNotFoundError:
    print('Файл не найден.')
finally:
    f.close()

• Код в else выполняется, если try не нашёл исключений.

try:
    n = int(input('Введите число: '))
except ValueError:
    print('Это не число!')
else:
    print(f'Вы ввели число {n}')

• Ключевое слово as при обработке ошибок используется для присвоения исключению переменной. К примеру, напишем собственное исключение для обработки деления на ноль. Ошибку назовём ZeroDivisionError и присвоим переменной e. Теперь к ней можно получить доступ для печати названия ошибки в консоль.

try:
    1/0
except ZeroDivisionError as e:
    print(f'Исключение: {str(e)}') # Исключение: division by zero

• Команда raise в Python используется для принудительного вызова исключения. Это может быть полезно, если мы столкнулись с условием, которое должно остановить выполнение программы или вызвать ошибку.

raise ValueError('Недопустимое значение')

Обработка нескольких исключений

С помощью блоков except можно обрабатывать несколько исключений разными способами. Каждый except соответствует определённому типу ошибки.

Например, если в блоке try происходит исключение TypeError, будет выполнен первый блок except, и аналогично для ZeroDivisionError:

try:
    n = '2' + 2
except TypeError:
    print('Сообщение о TypeError')
except ZeroDivisionError:
    print('Сообщение о ZeroDivisionError')

Иногда возникает необходимость обрабатывать несколько типов исключений одинаковым образом. В этом случае можно перечислить эти исключения в одном блоке except, разделив их запятыми:

try:
    n = '1' + 1  # Код, который может вызвать исключение TypeError или ZeroDivisionError
except (TypeError, ZeroDivisionError):
    print('Обнаружена ошибка TypeError или ZeroDivisionError')

Блок except без указания конкретного типа исключения будет обрабатывать все исключения, которые не были обработаны в предыдущих блоках except, в том числе прерывание с клавиатуры, системный выход и другое.

Такая форма конструкции практически не используется. Вместо этого разработчики предпочитают except Exception. Так можно сначала обработать конкретные исключения, а потом уже всё остальное.

К примеру, в первом блоке except обработаем исключение TypeError — будем выводить в консоль сообщение Обнаружена ошибка TypeError. Второй блок except будет отлавливать остальные исключения и выводить Что-то пошло не так:

try:
   n = '1' + 1  # Код, который может вызвать исключение
except TypeError:
    print('Обнаружена ошибка TypeError')
except Exception:
    print('Что-то пошло не так')

# Результат: "Обнаружена ошибка TypeError"

Начинать обработку следует с более узких классов исключений, например TypeError. Если начать с более широкого класса, такого как Exception, то всегда будет срабатывать первый блок except:

try:
   n = '1' + 1  # Код, который может вызвать исключение
except Exception:
    print('Что-то пошло не так')  
except TypeError:
    print('Обнаружена ошибка TypeError')

# Результат: "Что-то пошло не так"

Как игнорировать ошибки в Python

Вот написали вы код, запускаете его, а Python сыпет ошибки в консоль. Вы уверены, что это фичи, а не баги, но это надо как-то донести до интерпретатора. Для таких случаев в Python есть механизм игнорирования ошибок.

Читайте также:

Что такое баги, ворнинги и исключения в программировании

Для игнорирования исключений в Python можно использовать блок try/except. При этом нужно оставить его пустым или записать в нём оператор-заглушку pass, который ничего не делает.

В Python нельзя делить на ноль, но с помощью механизма игнорирования ошибок этого можно избежать. Попробуем разделить единицу на каждое число из списка. Заметьте, что среди чисел есть ноль, поэтому выполнение должно вызвать исключения ZeroDivisionError.

Читайте также:

Списки в Python: что это такое и как с ними работать

Мы же обработаем эту ошибку с помощью блока except. Используем оператор pass, чтобы Python проигнорировал ошибку:

lst = [4, 2, 0, -1, -3]
for j in lst:     
    try:
       print(1/j)  # Вызовет ZeroDivisionError
    except ZeroDivisionError:
      pass

В результате получим:

0.25
0.5
-1.0
-0.3333333333333333

Важно помнить, что не стоит полностью игнорировать ошибки. Это может привести к тому, что скрытые проблемы в коде останутся незамеченными и будет сложнее отлаживать и поддерживать программу в долгосрочной перспективе.

Лучше обрабатывать ошибки должным образом: исправлять проблему, выводить полезное сообщение об ошибке или отлавливать конкретные исключения.

Создание собственных исключений

Иногда надо реализовать собственный обработчик ошибок с помощью исключений. Это делает код более безопасным и поддерживаемым. Для создания собственного исключения достаточно определить новый класс, который наследуется от базового класса Exception или от любого другого встроенного исключения:

class ValidationError(Exception):
    pass

Читайте также:

Краткий курс ООП на Python: как избежать путаницы в коде

В примере выше ValidationError — исключение, которое не делает ничего, кроме наследования поведения стандартного исключения Exception.

Продолжим код:

class ValidationError(Exception):
    pass

def person_age(age):
    if age < 0:
        raise ValidationError('Возраст не может быть отрицательным')
    elif age > 120:
        raise ValidationError('Возраст не может быть больше 120')
    return True

try:
    person_age(150)
except ValidationError as e:
    print(e)

В этом примере функция person_age использует созданное нами исключение ValidationError для проверки корректности введённого возраста. Вызов функции с некорректными данными приводит к генерации исключения ValidationError, которое затем можно перехватить и обработать.

Что в итоге

Исключения в Python полезны для написания отказоустойчивого кода. Они позволяют обрабатывать ошибки при выполнении программы и гарантировать, что код продолжит свою работу даже в неожиданных ситуациях. Однако важно понимать, что не все ошибки можно или нужно обрабатывать, — иногда лучше позволить программе завершиться с ошибкой, чтобы можно было быстро узнать о проблеме и исправить её.