Python学习笔记（八）——错误、调试、测试

￡神魔★判官ぃ 2022-06-13 04:12 197阅读 0赞

本文是[廖雪峰的Python教程][Python]的笔记，主要是摘抄一些重点，以及自己想到的一些重点。所以我把他划分到转载里。

# 错误处理 #

## try ##

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

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：

[https://docs.python.org/3/library/exceptions.html\#exception-hierarchy][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。  
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。

## 调用堆栈 ##

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。

## 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。

try:
            bar('0')
        except Exception as e:
            logging.exception(e)

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：

$ python3 err_logging.py
    ERROR:root:division by zero
    Traceback (most recent call last):
      File "err_logging.py", line 13, in main
        bar('0')
      File "err_logging.py", line 9, in bar
        return foo(s) * 2
      File "err_logging.py", line 6, in foo
        return 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 ##

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。  
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):
        pass
    
    def foo(s):
        n = int(s)
        if n==0:
            raise FooError('invalid value: %s' % s)
        return 10 / n
    
    foo('0')

执行，可以最后跟踪到我们自己定义的错误：

$ python3 err_raise.py 
    Traceback (most recent call last):
      File "err_throw.py", line 11, in <module>
        foo('0')
      File "err_throw.py", line 8, in foo
        raise FooError('invalid value: %s' % s)
    __main__.FooError: invalid value: 0

最后，我们来看另一种错误处理的方式：

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。

# 调试 #

## print() 尽量少用 ##

## 断言 ##

def foo(s):
        n = int(s)
        assert n != 0, 'n is zero!'
        return 10 / n
    
    def main():
        foo('0')

assert的意思是，表达式n != 0应该是True，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

程序中如果到处充斥着assert，和print()相比也好不到哪去。不过，启动Python解释器时可以用-O参数来关闭assert

$ python3 -O err.py
    Traceback (most recent call last):
      ...
    ZeroDivisionError: division by zero

## logging ##

import logging
    logging.basicConfig(level=logging.INFO)
    s = '0'
    n = int(s)
    logging.info('n = %d' % n)
    print(10 / n)

看到输出了：

$ python3 err.py
    INFO:root:n = 0
    Traceback (most recent call last):
      File "err.py", line 8, in <module>
        print(10 / n)
    ZeroDivisionError: division by zero

这就是logging的好处，它允许你指定记录信息的级别，有debug，info，warning，error等几个级别，当我们指定level=INFO时，logging.debug就不起作用了。同理，指定level=WARNING后，debug和info就不起作用了。这样一来，你可以放心地输出不同级别的信息，也不用删除，最后统一控制输出哪个级别的信息。

logging的另一个好处是通过简单的配置，一条语句可以同时输出到不同的地方，比如console和文件。

## pdb ##

用pycharm吧，小伙子们。

# 单元测试 #

为了编写单元测试，我们需要引入Python自带的unittest模块，编写mydict\_test.py如下：

import unittest
    
    from mydict import Dict
    
    class TestDict(unittest.TestCase):
    
        def test_init(self):
            d = Dict(a=1, b='test')
            self.assertEqual(d.a, 1)
            self.assertEqual(d.b, 'test')
            self.assertTrue(isinstance(d, dict))
    
        def test_key(self):
            d = Dict()
            d['key'] = 'value'
            self.assertEqual(d.key, 'value')
    
        def test_attr(self):
            d = Dict()
            d.key = 'value'
            self.assertTrue('key' in d)
            self.assertEqual(d['key'], 'value')
    
        def test_keyerror(self):
            d = Dict()
            with self.assertRaises(KeyError):
                value = d['empty']
    
        def test_attrerror(self):
            d = Dict()
            with self.assertRaises(AttributeError):
                value = d.empty

对每一类测试都需要编写一个test\_xxx()方法。由于unittest.TestCase提供了很多内置的条件判断，我们只需要调用这些方法就可以断言输出是否是我们所期望的。最常用的断言就是assertEqual()：

self.assertEqual(abs(-1), 1) # 断言函数返回的结果与1相等

另一种重要的断言就是期待抛出指定类型的Error，比如通过d\[‘empty’\]访问不存在的key时，断言会抛出KeyError：

with self.assertRaises(KeyError):
        value = d['empty']

## 运行单元测试 ##

一旦编写好单元测试，我们就可以运行单元测试。最简单的运行方式是在mydict\_test.py的最后加上两行代码：

if __name__ == '__main__':
        unittest.main()

这样就可以把mydict\_test.py当做正常的python脚本运行：

$ python3 mydict_test.py

另一种方法是在命令行通过参数-m unittest直接运行单元测试：

$ python3 -m unittest mydict_test
    .....
    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 5 tests in 0.000s
    
    OK

这是推荐的做法，因为这样可以一次批量运行很多单元测试，并且，有很多工具可以自动来运行这些单元测试

## setUp与tearDown ##

setUp()和tearDown()方法有什么用呢？设想你的测试需要启动一个数据库，这时，就可以在setUp()方法中连接数据库，在tearDown()方法中关闭数据库，这样，不必在每个测试方法中重复相同的代码：

class TestDict(unittest.TestCase):
    
        def setUp(self):
            print('setUp...')
    
        def tearDown(self):
            print('tearDown...')

# 文档测试 #

让我们用doctest来测试上次编写的Dict类：

# mydict2.py
    class Dict(dict):
        '''
        Simple dict but also support access as x.y style.
    
        >>> d1 = Dict()
        >>> d1['x'] = 100
        >>> d1.x
        100
        >>> d1.y = 200
        >>> d1['y']
        200
        >>> d2 = Dict(a=1, b=2, c='3')
        >>> d2.c
        '3'
        >>> d2['empty']
        Traceback (most recent call last):
            ...
        KeyError: 'empty'
        >>> d2.empty
        Traceback (most recent call last):
            ...
        AttributeError: 'Dict' object has no attribute 'empty'
        '''
        def __init__(self, **kw):
            super(Dict, self).__init__(**kw)
    
        def __getattr__(self, key):
            try:
                return self[key]
            except KeyError:
                raise AttributeError(r"'Dict' object has no attribute '%s'" % key)
    
        def __setattr__(self, key, value):
            self[key] = value
    
    if __name__=='__main__':
        import doctest
        doctest.testmod()

运行python3 mydict2.py什么输出也没有。这说明我们编写的doctest运行都是正确的。

[Python]: http://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/001431913726557e5e43e1ee8d54ee486bddc3f607afb75000
[https_docs.python.org_3_library_exceptions.html_exception-hierarchy]: https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#exception-hierarchy