Исключения

Исключения возникают тогда, когда в программе возникает некоторая исключительная ситуация. Например, к чему приведёт попытка чтения несуществующего файла? Или если файл был случайно удалён, пока программа работала? Такие ситуации обрабатываются при помощи исключений.

Это касается и программ, содержащих недействительные команды. В этом случае Python поднимает руки и сообщает, что обнаружил ошибку.

Ошибки

Рассмотрим простой вызов функции print. Что, если мы ошибочно напишем print как Print? Обратите внимание на заглавную букву. В этом случае Python поднимает синтаксическую ошибку.

>>> Print('Привет, Мир!')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#0>", line 1, in <module>
    Print('Привет, Мир!')
NameError: name 'Print' is not defined
>>> print('Привет, Мир!')
Привет, Мир!

Обратите внимание, что была поднята ошибка NameError, а также указано место, где была обнаружена ошибка. Так в данном случае действует обработчик ошибок.

Исключения

Попытаемся считать что-либо от пользователя. Нажмите Сtrl-D (или Ctrl+Z в Windows) и посмотрите, что произойдёт.

>>> s = input('Введите что-нибудь --> ')
Введите что-нибудь -->
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#2>", line 1, in <module>
    s = input('Введите что-нибудь --> ')
EOFError: EOF when reading a line

Python поднимает ошибку с именем EOFError, что означает, что он обнаружил символ конца файла (который вводится при помощи Ctrl-D) там, где не ожидал.

Обработка исключений

Обрабатывать исключения можно при помощи оператора try..except. При этом все обычные команды помещаются внутрь try-блока, а все обработчики исключений – в except-блок.

Пример: (сохраните как try_except.py)

try:
    text = input('Введите что-нибудь --> ')
except EOFError:
    print('Ну зачем вы сделали мне EOF?')
except KeyboardInterrupt:
    print('Вы отменили операцию.')
else:
    print('Вы ввели {0}'.format(text))

Вывод:

$ python3 try_except.py
Введите что-нибудь -->     # Нажмите ctrl-d
Ну зачем вы сделали мне EOF?

$ python3 try_except.py
Введите что-нибудь -->     # Нажмите ctrl-c
Вы отменили операцию.

$ python3 try_except.py
Введите что-нибудь --> без ошибок
Вы ввели без ошибок

Как это работает:

Здесь мы поместили все команды, которые могут вызвать исключения/ошибки, внутрь блока try, а затем поместили обработчики соответствующих ошибок/исключений в блок except. Выражение except может обрабатывать как одиночную ошибку или исключение, так и список ошибок/исключений в скобках. Если не указано имя ошибки или исключения, обрабатываться будут все ошибки и исключения.

Помните, что для каждого выражения try должно быть хотя бы одно соответствующее выражение except. Иначе какой смысл был бы в блоке try?

Если ошибка или исключение не обработано, будет вызван обработчик Python по умолчанию, который останавливает выполнение программы и выводит на экран сообщение об ошибке. Выше мы уже видели это в действии.

Можно также добавить пункт else к соответствующему блоку try..except. Этот пункт будет выполнен тогда, когда исключений не возникает.

В следующем примере мы увидим, как можно получить объект исключения для дальнейшей работы с ним.

Вызов исключения

Исключение можно поднять при помощи оператора raise, передав ему имя ошибки/исключения, а также объект исключения, который нужно выбросить.

Вызываемая ошибка или исключение должна быть классом, который прямо или непрямо является производным от класса Exception.

Пример: (сохраните как raising.py)

class ShortInputException(Exception):
    '''Пользовательский класс исключения.'''
    def __init__(self, length, atleast):
        Exception.__init__(self)
        self.length = length
        self.atleast = atleast

try:
    text = input('Введите что-нибудь --> ')
    if len(text) < 3:
        raise ShortInputException(len(text), 3)
    # Здесь может происходить обычная работа
except EOFError:
    print('Ну зачем вы сделали мне EOF?')
except ShortInputException as ex:
    print('ShortInputException: Длина введённой строки -- {0}; \
           ожидалось, как минимум, {1}'.format(ex.length, ex.atleast))
else:
    print('Не было исключений.')

Вывод:

$ python3 raising.py
Введите что-нибудь --> а
ShortInputException: Длина введённой строки -- 1; ожидалось, как минимум, 3

$ python3 raising.py
Введите что-нибудь --> абв
Не было исключений.

Как это работает:

Здесь мы создаём наш собственный тип исключения. Этот новый тип исключения называется ShortInputException. Он содержит два поля: length, хранящее длину введённого текста, и atleast, указывающее, какую минимальную длину текста ожидала программа.

В пункте except мы указываем класс ошибки ShortInputException, который будет сохранён как переменная ex, содержащая соответствующий объект ошибки/исключения. Это аналогично параметрам и аргументам при вызове функции. Внутри этого пункта except мы используем поля length и atleast объекта исключения для вывода необходимых сообщений пользователю.

Try .. Finally

Представим, что в программе происходит чтение файла и необходимо убедиться, что объект файла был корректно закрыт и что не возникло никакого исключения. Этого можно достичь с применением блока finally.

Сохраните как finally.py:

import time

try:
    f = open('poem.txt')
    while True: # наш обычный способ читать файлы
        line = f.readline()
        if len(line) == 0:
            break
        print(line, end='')
        time.sleep(2) # Пусть подождёт некоторое время
except KeyboardInterrupt:
    print('!! Вы отменили чтение файла.')
finally:
    f.close()
    print('(Очистка: Закрытие файла)')

Вывод:

$ python3 finally.py
Программировать весело
Если работа скучна,
Чтобы придать ей весёлый тон -
!! Вы отменили чтение файла.
(Очистка: Закрытие файла)

Как это работает:

Здесь мы производим обычные операции чтения из файла, но в данном случае добавляем двухсекундный сон после вывода каждой строки при помощи функции time.sleep, чтобы программа выполнялась медленно (ведь Python очень быстр от природы). Во время выполнения программы нажмите ctrl-c, чтобы прервать/отменить выполнение программы.

Пронаблюдайте, как при этом выдаётся исключение KeyboardInterrupt, и программа выходит. Однако, прежде чем программа выйдет, выполняется пункт finally, и файловый объект будет всегда закрыт.

Оператор with

Типичной схемой является запрос некоторого ресурса в блоке try с последующим освобождением этого ресурса в блоке finally. Для того, чтобы сделать это более “чисто”, существует оператор with:

Сохраните как using_with.py:

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

Как это работает:

Вывод должен быть таким же, как и в предыдущем примере. Разница лишь в том, что здесь мы используем функцию open с оператором with – этим мы оставляем автоматическое закрытие файла под ответственность with open.

За кулисами происходит следующее. Существует некий протокол, используемый оператором with. Он считывает объект, возвращаемый оператором open. Назовём его в данном случае “thefile”.

Перед запуском блока кода, содержащегося в нём, оператор with всегда вызывает функцию thefile.__enter__, а также всегда вызывает thefile.__exit__ после завершения выполнения этого блока кода.

Так что код, который мы бы написали в блоке finally, будет автоматически обработан методом __exit__. Это избавляет нас от необходимости повторно в явном виде указывать операторы try..finally.

Более обширное рассмотрение этой темы выходит за рамки настоящей книги, поэтому для более исчерпывающего объяснения см. PEP 343.