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。

 1 #!/usr/bin/python3
 2 
 3 try:
 4     r = 10 / 0
 5     print ('result:',r)
 6 except ZeroDivisionError as e:
 7     print ('除数不能为零 ',e)
 8 finally:
 9     print ('--------')
10 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：

 1 #!/usr/bin/python3
 2 
 3 try:
 4     r = 10 / int('2')
 5     print ('result:',r)
 6 except ZeroDivisionError as e:
 7     print ('除数不能为零 ', e)
 8 except ValueError as e:   #int()可能抛出ValueError
 9     print ('ValueError', e)
10 else:
11     print ('No Error!')
12 finally:
13     print ('--------')
14 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：

 1 #!/usr/bin/python3
 2 
 3 def foo(s):
 4     return 10 / s
 5 
 6 def bar(s):
 7     return foo(s)*2
 8 
 9 def main():
10     try:
11         bar('0')
12     except Exception as e:
13         print ('Error', e)
14     finally:
15         print ('---------------')
16         
17 main()

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。

 1 #!/usr/bin/python3
 2 
 3 def foo(s):
 4     return 10 / int(s)
 5 
 6 def bar(s):
 7     return foo(s)*2
 8 
 9 def main():
10     bar('0')
11 
12 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

 1 #!/usr/bin/python3
 2 
 3 import logging
 4 
 5 def foo(s):
 6     return 10 / int(s)
 7 
 8 def bar(s):
 9     return foo(s)*2
10 
11 def main():
12     try:
13         bar('0')
14     except Exception as e:
15         logging.exception(e)
16 
17 main()
18 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：

 1 #!/usr/bin/python3
 2 
 3 class FooError(ValueError):   #选择好继承关系
 4     pass
 5 
 6 def foo(s):
 7     n = int(s)
 8     if n == 0:
 9         raise FooError('无效的值:%s' % s)
10     return 10 / n
11     
12 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

 1 #!/usr/bin/python3
 2 
 3 def foo(s):
 4     n = int(s)
 5     assert n != 0, 'n is zero!'
 6     return 10 / n
 7 
 8 def main():
 9     foo('0')
10 
11 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

1 #!/usr/bin/python3
2 
3 import logging
4 logging.basicConfig(level = logging.INFO)
5 
6 s = '0'
7 n = int(s)
8 logging.info('n = %d' % n)
9 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。

1 #!/usr/bin/python3
2 
3 s = '0'
4 n = int(s)
5 print (10 / n)

l  查看代码　　n  单步　　p 变量名    查看变量　　q结束调试