前言

最近在学习深度学习，已经跑出了几个模型，但Pyhton的基础不够扎实，因此，开始补习Python了，大家都推荐廖雪峰的课程，因此，开始了学习，但光学有没有用，还要和大家讨论一下，因此，写下这些帖子，廖雪峰的课程连接在这里：廖雪峰
Python的相关介绍，以及它的历史故事和运行机制，可以参见这篇：python介绍
Python的安装可以参见这篇：Python安装
Python的运行模式以及输入输出可以参见这篇：Python IO
Python的基础概念介绍，可以参见这篇：Python 基础
Python字符串和编码的介绍，可以参见这篇：Python字符串与编码
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Python控制语句介绍：ifelse，可以参见这篇：Python 条件判断
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前言
错误、调试和测试
错误处理
- try
- 调用栈
- 抛出错误
err_reraise.py

错误、调试和测试

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。
Python内置了一套异常处理机制，来帮助我们进行错误处理。
此外，我们也需要跟踪程序的执行，查看变量的值是否正确，这个过程称为调试。Python的pdb可以让我们以单步方式执行代码。
最后，编写测试也很重要。有了良好的测试，就可以在程序修改后反复运行，确保程序输出符合我们编写的测试

错误处理

在程序运行的过程中，如果发生了错误，可以事先约定返回一个错误代码，这样，就可以知道是否有错，以及出错的原因。在操作系统提供的调用中，返回错误码非常常见。比如打开文件的函数open()，成功时返回文件描述符（就是一个整数），出错时返回-1。
用错误码来表示是否出错十分不便，因为函数本身应该返回的正常结果和错误码混在一起，造成调用者必须用大量的代码来判断是否出错：

def foo():r = some_function()if r==(-1):return (-1)# do somethingreturn rdef bar():r = foo()if r==(-1):print('Error')else:pass

一旦出错，还要一级一级上报，直到某个函数可以处理该错误（比如，给用户输出一个错误信息）。
所以高级语言通常都内置了一套try…except…finally…的错误处理机制，Python也不例外。

try

让我们用一个例子来看看try的机制：

try:print('try...')r = 10 / 0print('result:', r)
except ZeroDivisionError as e:print('except:', e)
finally:print('finally you die')
print('END')

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。

上面的代码在计算10 / 0时会产生一个除法运算错误：

try...
except: division by zero
finally you die
END

从输出可以看到，当错误发生时，后续语句print(‘result:’, r)不会被执行，except由于捕获到ZeroDivisionError，因此被执行。最后，finally语句被执行。然后，程序继续按照流程往下走。

如果把除数0改成2，则执行结果如下：

try...
result: 5
finally...
END

由于没有错误发生，所以except语句块不会被执行，但是finally如果有，则一定会被执行（可以没有finally语句）。

你还可以猜测，错误应该有很多种类，如果发生了不同类型的错误，应该由不同的except语句块处理。没错，可以有多个except来捕获不同类型的错误：

try:print('try...')r = 10 / int('a')print('result:', r)
except ValueError as e:print('ValueError:', e)
except ZeroDivisionError as e:print('ZeroDivisionError:', e)
finally:print('finally...')
print('END')

int()函数可能会抛出ValueError，所以我们用一个except捕获ValueError，用另一个except捕获ZeroDivisionError。

此外，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：

try:print('try...')r = 10 / int('2')print('result:', r)
except ValueError as e:print('ValueError:', e)
except ZeroDivisionError as e:print('ZeroDivisionError:', e)
else:print('no error!')
finally:print('finally...')
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”。比如：

try:foo()
except ValueError as e:print('ValueError')
except UnicodeError as e:print('UnicodeError')

第二个except永远也捕获不到UnicodeError，因为UnicodeError是ValueError的子类，如果有，也被第一个except给捕获了。
Python所有的错误都是从BaseException类派生的，常见的错误类型和继承关系看这里：常见错误
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：

def foo(s):return 10 / int(s)def bar(s):return foo(s) * 2def main():try:bar('0')except Exception as e:print('Error:', e)finally:print('finally...')

也就是说，不需要在每个可能出错的地方去捕获错误，只要在合适的层次去捕获错误就可以了。这样一来，就大大减少了写try…except…finally的麻烦。

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。来看看err.py：

# err.py:
def foo(s):return 10 / int(s)def bar(s):return foo(s) * 2def main():bar('0')main()

执行，结果如下：

$ python3 err.py
Traceback (most recent call last):File "err.py", line 11, in <module>main()File "err.py", line 9, in mainbar('0')File "err.py", line 6, in barreturn foo(s) * 2File "err.py", line 3, in fooreturn 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero

出错并不可怕，可怕的是不知道哪里出错了。解读错误信息是定位错误的关键。我们从上往下可以看到整个错误的调用函数链：

错误信息第1行：Traceback (most recent call last):告诉我们这是错误的跟踪信息。第2~3行：File "err.py", line 11, in <module>main()调用main()出错了，在代码文件err.py的第11行代码，但原因是第9行：File "err.py", line 9, in mainbar('0')调用bar('0')出错了，在代码文件err.py的第9行代码，但原因是第6行：File "err.py", line 6, in barreturn foo(s) * 2原因是return foo(s) * 2这个语句出错了，但这还不是最终原因，继续往下看：File "err.py", line 3, in fooreturn 10 / int(s)原因是return 10 / int(s)这个语句出错了，这是错误产生的源头，因为下面打印了：ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

根据错误类型ZeroDivisionError，我们判断，int(s)本身并没有出错，但是int(s)返回0，在计算10 / 0时出错，至此，找到错误源头。
出错的时候，一定要分析错误的调用栈信息，才能定位错误的位置。

记录错误

如果不捕获错误，自然可以让Python解释器来打印出错误堆栈，但程序也被结束了。既然我们能捕获错误，就可以把错误堆栈打印出来，然后分析错误原因，同时，让程序继续执行下去。

Python内置的logging模块可以非常容易地记录错误信息：

# err_logging.pyimport loggingdef foo(s):return 10 / int(s)def bar(s):return foo(s) * 2def 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：

ERROR:root:division by zero
Traceback (most recent call last):File "E:/python/example/example_test2.py", line 13, in mainbar('0')File "E:/python/example/example_test2.py", line 9, in barreturn foo(s) * 2File "E:/python/example/example_test2.py", line 6, in fooreturn 10 / int(s)
ZeroDivisionError: division by zero
END

通过配置，logging还可以把错误记录到日志文件里，方便事后排查。

抛出错误

因为错误是class，捕获一个错误就是捕获到该class的一个实例。因此，错误并不是凭空产生的，而是有意创建并抛出的。Python的内置函数会抛出很多类型的错误，我们自己编写的函数也可以抛出错误。
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：

# err_raise.py
class FooError(ValueError):passdef foo(s):n = int(s)if n==0:raise FooError('invalid value: %s' % s)return 10 / nfoo('0')

执行，可以最后跟踪到我们自己定义的错误：

Traceback (most recent call last):
File “E:/python/example/example_test3.py”, line 11, in
foo(‘0’)
File “E:/python/example/example_test3.py”, line 8, in foo
raise FooError(‘invalid value: %s’ % s)
FooError: invalid value: 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。最后，我们来看另一种错误处理的方式：

err_reraise.py

def foo(s):
n = int(s)
if n==0:
raise ValueError(‘invalid value: %s’ % s)
return 10 / n

def bar():
try:
foo(‘0’)
except ValueError as e:
print(‘ValueError!’)
raise

bar()


在bar()函数中，我们明明已经捕获了错误，但是，打印一个ValueError!后，又把错误通过raise语句抛出去了，这不有病么？其实这种错误处理方式不但没病，而且相当常见。捕获错误目的只是记录一下，便于后续追踪。但是，由于当前函数不知道应该怎么处理该错误，所以，最恰当的方式是继续往上抛，让顶层调用者去处理。好比一个员工处理不了一个问题时，就把问题抛给他的老板，如果他的老板也处理不了，就一直往上抛，最终会抛给CEO去处理。raise语句如果不带参数，就会把当前错误原样抛出。此外，在except中raise一个Error，还可以把一种类型的错误转化成另一种类型：

try:
10 / 0
except ZeroDivisionError:
raise ValueError(‘input error!’)
“`

只要是合理的转换逻辑就可以，但是，决不应该把一个IOError转换成毫不相干的ValueError。

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