Что такое исключение: первая ошибка в программе

Программы падают — и это нормально. Плохо другое: когда программист видит красный текст на английском и пугается, вместо того чтобы прочитать его за десять секунд. В этом уроке мы специально уроним программу несколько раз и каждый раз разберём отчёт об ошибке по косточкам. Исключение — не приговор, а сообщение с именем: у него есть тип, место и текст. Научившись их читать, вы перестанете бояться traceback и начнёте использовать его как инструмент.

Программа выполняется строка за строкой

Python читает программу сверху вниз и выполняет строки по одной. Пока каждая строка срабатывает, выполнение доходит до конца файла:

prices = [100, 250, 80]
print('Товаров:', len(prices))
print('Сумма:', prices[0] + prices[1] + prices[2])

Товаров: 3
Сумма: 430

Три строки, три действия, программа дошла до конца. Но стоит одной строке столкнуться с невозможной операцией — и выполнение останавливается прямо на ней. Всё, что написано ниже, не выполнится: Python не угадывает, как продолжать, когда операция невозможна. Вместо этого он печатает отчёт об ошибке — traceback.

Первая авария: разбор строки в число

Возьмём частую операцию — превращение текста в число. Функция int принимает строку с цифрами и возвращает целое число. Пробелы по краям она терпит, минус понимает:

print(int('18'))
print(int('0'))
print(int('  7  '))
print(int('-7'))

18
0
7
-7

А теперь подсунем int слово вместо числа. Слово «двенадцать» — это текст, но не числовой текст: цифр в нём нет. Операция невозможна, и Python реагирует отчётом:

n = int('двенадцать')
print('Разобрали:', n)

Traceback (most recent call last):
  File "app.py", line 1, in <module>
    n = int('двенадцать')
        ~~~^^^^^^^^^^^^^^
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'двенадцать'

Разбираем отчёт построчно, снизу вверх — именно так его и читают. Последняя строка traceback — тип ошибки и её сообщение: читать traceback начинают именно с неё. Тип здесь — ValueError, «ошибка значения»: сама операция существует, но значение неподходящее. Сообщение поясняет: invalid literal for int() with base 10 — «текст нельзя разобрать как целое число». Строки выше показывают место: файл app.py, строка 1, и саму строку кода с каретками под виновником. Заголовок Traceback (most recent call last) сообщает, что ниже — цепочка вызовов, где последнее место — то, где всё сломалось. Пока у нас один уровень, но в больших программах по нему виден весь путь до аварии.

total = 100
participants = 0
print('Делим сумму на участников')
print(total / participants)

Делим сумму на участников
Traceback (most recent call last):
  File "app.py", line 4, in <module>
    print(total / participants)
          ~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~
ZeroDivisionError: division by zero

Обратите внимание: две строки до аварии напечатались, а авария случилась на четвёртой. Traceback всегда указывает точную строку, на которой выполнение остановилось, — всё до неё уже сработало, всё после неё не начнётся. Тип ZeroDivisionError говорит сам за себя: делить на ноль нельзя, и Python отказывается притворяться, что можно.

price = '3'
count = 3
total = price + count
print('Итого:', total)

Traceback (most recent call last):
  File "app.py", line 3, in <module>
    total = price + count
            ~~~~~~^~~~~~~
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

Тут причина другая. Сложение существует и для строк, и для чисел, но Python не складывает строку с числом: типы не совпали. Отсюда и имя — TypeError, ошибка типа. Сообщение расшифровывается так: «строку можно соединить только со строкой, а не с int». Кстати, проверять типы значений можно функцией type — она печатает класс, к которому относится значение:

print(type(18))
print(type('18'))
print(type(3.5))

<class 'int'>
<class 'str'>
<class 'float'>

Таблица типовых падений

Большинство аварий новичка укладываются в семь типов. Сохраните таблицу: чтение traceback начинается с последней строки, и узнать тип — значит понять половину причины.

Место ошибки: файл, строка, цепочка

Средние строки traceback отвечают на вопрос «где». Запись File "app.py", line 2, in <module> читается так: файл app.py, строка 2, на верхнем уровне программы (не внутри функции — тогда вместо <module> стояло бы её имя). Под ней печатается сама строка кода с каретками под точным местом аварии. Посмотрим на NameError — типичную опечатку в имени:

orders = 12
print('Заказов:', totl)

Traceback (most recent call last):
  File "app.py", line 2, in <module>
    print('Заказов:', totl)
                      ^^^^
NameError: name 'totl' is not defined

Сообщения NameError звучат обидно понятно: name 'totl' is not defined — «имя totl не определено». В девяти случаях из десяти это опечатка: переменная orders объявлена, а печатаем мы несуществующий totl. Traceback подсвечивает каретками само имя — чинится за секунду.

guests = {'Анна': 2, 'Борис': 1}
print('Вера приходила:', guests['Вера'])
print('Конец программы')

Traceback (most recent call last):
  File "app.py", line 2, in <module>
    print('Вера приходила:', guests['Вера'])
                             ~~~~~~^^^^^^^^
KeyError: 'Вера'

Ключ в сообщении печатается в кавычках — Python показывает, какого именно ключа не хватило. А строка «Конец программы» так и не напечаталась: это лучшая демонстрация того, что исключение останавливает программу. Всё, что написано ниже аварийной строки, мертво, пока ошибка не обработана. Обработка — тема следующего урока, а пока закрепим главный навык этого.

guests = {'Анна': 2, 'Борис': 1, 'Вера': 3}
print('Вера приходила:', guests['Вера'])
print('Конец программы')

Вера приходила: 3
Конец программы

Проверка заранее: ключ есть или нет

У KeyError есть и мирный путь — проверить ключ заранее оператором in. Это не обработка ошибки, а профилактика, и для одного словаря она читается легко:

guests = {'Анна': 2, 'Борис': 1}
name = 'Вера'
if name in guests:
    print(name, 'приходила:', guests[name])
else:
    print(name, 'не приходила')

Вера не приходила

Для одного-двух ключей профилактика хороша. Когда данных много, проверка каждой строки раздувает код — и тогда на сцену выходит запасной план: try и except из следующего урока.

Алгоритм чтения traceback

Соберём навык урока в три шага. Он работает для любой аварии — от первой опечатки до чужой библиотеки.

• прочитать последнюю строку: тип ошибки и сообщение — что сломалось;
• найти своё имя файла в цепочке вызовов и номер строки — где сломалось;
• посмотреть на строку кода с каретками — на чём именно сломалось.

Типы из таблицы мы будем ловить и обрабатывать: в уроке про try и except программа научится переживать аварию вместо падения, а в уроке про except ValueError мы уточним обработчик до конкретного типа. Словари и их KeyError разобраны в первом уроке курса про словари — там же есть способ проверять ключ заранее.

Исключение — это сообщение с именем типа, местом и текстом, и теперь вы умеете его читать. Дальше — научиться на такие сообщения отвечать: не падать, а переключаться на запасной план.