Czym jest obsługa wyjątków?

Program, który pyta ludzi o wiek, prędzej czy później dostanie "twenty" zamiast 20. Konwersja takiego tekstu to błąd wykonania: int("twenty") zgłasza ValueError, a bez planu na taką sytuację program się zatrzymuje. Obsługa wyjątków to właśnie taki plan. Oznaczasz kod, który może zawieść, i piszesz kod, który wykona się, jeśli tak się stanie.

answers = ["34", "twenty", "19"]

for text in answers:
    try:
        age = int(text)
        print("Next year you will be", age + 1)
    except ValueError:
        print("Not a number:", text)

print("Done")

Next year you will be 35
Not a number: twenty
Next year you will be 20
Done

Zła odpowiedź zostaje zgłoszona, a pętla przechodzi do następnej. Bez try program wyświetliłby jedną linię, a potem traceback.

Jak działa obsługa wyjątków

1. Kod wewnątrz try wykonuje się normalnie.
2. Jakaś operacja się nie udaje, a środowisko uruchomieniowe zgłasza wyjątek: obiekt z typem (ValueError) i komunikatem (invalid literal for int() with base 10: 'twenty').
3. Blok try zatrzymuje się na tej linii. Pozostałe linie są pomijane, dlatego dla "twenty" nie wyświetla się "Next year you will be".
4. Środowisko porównuje typ wyjątku z każdą klauzulą except, od góry do dołu, i uruchamia pierwszą pasującą.
5. Gdy procedura obsługi się skończy, program kontynuuje od pierwszej linii po całej instrukcji try.
6. Jeśli żadna klauzula nie pasuje, wyjątek opuszcza bieżącą funkcję, a szukanie trwa dalej w funkcji, która ją wywołała, potem w funkcji wywołującej tamtą. Nazywa się to zwijaniem stosu wywołań. Jeśli szukanie dojdzie do samej góry programu bez dopasowania, program kończy się tracebackiem.

Krok 6 oznacza, że procedura obsługi nie musi być w funkcji, w której wystąpił błąd. Tutaj awaria następuje dwa wywołania głębiej, a procedura obsługi na dole i tak ją łapie:

def parse_price(text):
    print("parsing", text)
    return float(text)

def total(prices):
    result = 0
    for p in prices:
        result += parse_price(p)
    return result

try:
    print(total(["4.50", "free", "3.20"]))
except ValueError as error:
    print("Could not add the prices:", error)

parsing 4.50
parsing free
Could not add the prices: could not convert string to float: 'free'

float("free") zawiodło wewnątrz parse_price. Ani parse_price, ani total nie miały procedury obsługi, więc obie zostały porzucone, a "3.20" nigdy nie zostało sparsowane. To główna decyzja projektowa, jaką daje obsługa wyjątków: obsłuż błąd tam, gdzie wiesz, co z nim zrobić, a to często jest daleko od miejsca, w którym się pojawił.

try, except, else i finally

Instrukcja try w Pythonie ma jeszcze dwie opcjonalne części. else wykonuje się tylko wtedy, gdy blok try zakończył się bez wyjątku. finally wykonuje się w każdym przypadku: po sukcesie, po obsłużonym wyjątku, a nawet wtedy, gdy funkcja zwraca wartość z wnętrza try.

def divide(a, b):
    try:
        result = a / b
    except ZeroDivisionError:
        print("b was zero")
        return None
    else:
        print("no error")
        return result
    finally:
        print("finally runs either way")

print(divide(6, 3))
print(divide(6, 0))

no error
finally runs either way
2.0
b was zero
finally runs either way
None

finally to miejsce na sprzątanie: zamknięcie pliku, zwolnienie blokady, zamknięcie połączenia z bazą danych. W Pythonie instrukcja with robi takie sprzątanie dla plików automatycznie i to ona jest zwykle wybierana w ich przypadku.

Zgłaszanie własnych wyjątków

Wyjątki nie służą tylko do błędów wykrywanych przez język. Gdy twoja własna funkcja dostanie dane, z którymi nie może pracować, może zgłosić wyjątek, żeby odmówić, a wywołujący zdecyduje, co dalej. Zdefiniowanie małej klasy wyjątku daje błędowi nazwę, która go opisuje.

class InsufficientFunds(Exception):
    pass

def withdraw(balance, amount):
    if amount > balance:
        raise InsufficientFunds(f"cannot take {amount}, balance is {balance}")
    return balance - amount

print(withdraw(100, 30))

try:
    withdraw(100, 250)
except InsufficientFunds as error:
    print("Refused:", error)

70
Refused: cannot take 250, balance is 100

Python używa raise. Java, C++ i JavaScript używają do tego samego throw.

Obsługa wyjątków w innych językach

Ten sam przykład z parsowaniem w Javie wygląda tak:

try {
    int age = Integer.parseInt("twenty");
    System.out.println(age + 1);
} catch (NumberFormatException e) {
    System.out.println("Not a number: " + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("done");
}

Java dzieli wyjątki na dwie grupy. Wyjątki kontrolowane (checked), takie jak IOException, opisują problemy poza kontrolą programu, a kompilator odmawia zbudowania kodu, który ich ani nie łapie, ani nie deklaruje. Wyjątki niekontrolowane (unchecked), czyli podklasy RuntimeException takie jak NullPointerException, zwykle oznaczają błąd w kodzie, a kompilator nie zmusza do ich obsługi.

Częste błędy

• Łapanie wszystkiego. Gołe except: w Pythonie łapie też KeyboardInterrupt, więc Ctrl+C przestaje działać, a except Exception: łapie błędy, których nigdy nie planowano. Łap konkretny typ, który umiesz obsłużyć.
• Połykanie błędu. except ValueError: pass ukrywa problem. Co najmniej wyświetl albo zapisz w logach, co poszło nie tak.
• Za duży blok try. Otaczaj tylko te linie, które mogą zgłosić łapany wyjątek, żeby niezwiązany błąd nie został obsłużony przez pomyłkę.
• Łapanie błędów zamiast ich naprawiania. IndexError z pętli, która wykonuje o jeden krok za dużo, to błąd w kodzie. Obsługiwanie go utrzymuje zły kod przy życiu.
• Oczekiwanie, że catch zatrzyma awarię w C albo C++. Błąd segmentacji to sygnał od systemu operacyjnego, a nie wyjątek, i w Linuksie oraz macOS catch (...) w C++ nigdy go nie zobaczy.

Co dalej

Błędy, na które reaguje obsługa wyjątków, opisuje strona o błędzie wykonania, a awarię, której nie da się złapać, strona o błędzie segmentacji. Pełną składnię znajdziesz w przewodnikach po wyjątkach w Pythonie, try i catch w Javie, wyjątkach w C++ i try i catch w JavaScripcie. Kurs Java i kurs Python ćwiczą je na prawdziwych zadaniach.