Python基于traceback模塊如何獲取異常信息

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除了使用 sys.exc_info() 方法獲取更多的異常信息之外，還可以使用 traceback 模塊，該模塊可以用來查看異常的傳播軌跡，追蹤異常觸發的源頭。

下面示例顯示了如何顯示異常傳播軌跡：

class SelfException(Exception):
  pass
def main():
  firstMethod()
def firstMethod():
  secondMethod()
def secondMethod():
  thirdMethod()
def thirdMethod():
  raise SelfException("自定義異常信息")
main()

上面程序中 main() 函數調用 firstMethod()，firstMethod() 調用 secondMethod()，secondMethod() 調用 thirdMethod()，thirdMethod() 直接引發一個 SelfException 異常。運行上面程序，將會看到如下所示的結果：

Traceback (most recent call last):
 File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 11, in <module>
  main()
 File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 4, in main          <--mian函數
  firstMethod()
 File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 6, in firstMethod    <--第三個
  secondMethod()
 File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 8, in secondMethod  <--第二個
  thirdMethod()
 File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 10, in thirdMethod   <--異常源頭
  raise SelfException("自定義異常信息")
SelfException: 自定義異常信息

從輸出結果可以看出，異常從 thirdMethod() 函數開始觸發，傳到 secondMethod() 函數，再傳到 firstMethod() 函數，最后傳到 main() 函數，在 main() 函數止，這個過程就是整個異常的傳播軌跡。

在實際應用程序的開發中，大多數復雜操作都會被分解成一系列函數或方法調用。這是因為，為了具有更好的可重用性，會將每個可重用的代碼單元定義成函數或方法，將復雜任務逐漸分解為更易管理的小型子任務。由于一個大的業務功能需要由多個函數或方法來共同實現，在最終編程模型中，很多對象將通過一系列函數或方法調用來實現通信，執行任務。

所以，當應用程序運行時，經常會發生一系列函數或方法調用，從而形成“函數調用戰”。異常的傳播則相反，只要異常沒有被完全捕獲（包括異常沒有被捕獲，或者異常被處理后重新引發了新異常），異常就從發生異常的函數或方法逐漸向外傳播，首先傳給該函數或方法的調用者，該函數或方法的調用者再傳給其調用者，直至最后傳到 Python 解釋器，此時 Python 解釋器會中止該程序，并打印異常的傳播軌跡信息。

很多初學者一看到輸出結果所示的異常提示信息，就會驚慌失措，他們以為程序出現了很多嚴重的錯誤，其實只有一個錯誤，系統提示那么多行信息，只不過是顯示異常依次觸發的軌跡。

其實，上面程序的運算結果顯示的異常傳播軌跡信息非常清晰，它記錄了應用程序中執行停止的各個點。最后一行信息詳細顯示了異常的類型和異常的詳細消息。從這一行向上，逐個記錄了異常發生源頭、異常依次傳播所經過的軌跡，并標明異常發生在哪個文件、哪一行、哪個函數處。

使用 traceback 模塊查看異常傳播軌跡，首先需要將 traceback 模塊引入，該模塊提供了如下兩個常用方法：

• traceback.print_exc()：將異常傳播軌跡信息輸出到控制臺或指定文件中。
• format_exc()：將異常傳播軌跡信息轉換成字符串。

可能有讀者好奇，從上面方法看不出它們到底處理哪個異常的傳播軌跡信息。實際上我們常用的 print_exc() 是 print_exc([limit[, file]]) 省略了 limit、file 兩個參數的形式。而 print_exc([limit[, file]]) 的完整形式是 print_exception(etype, value, tb[,limit[, file]])，在完整形式中，前面三個參數用于分別指定異常的如下信息：

• etype：指定異常類型；
• value：指定異常值；
• tb：指定異常的traceback 信息；

當程序處于 except 塊中時，該 except 塊所捕獲的異常信息可通過 sys 對象來獲取，其中 sys.exc_type、sys.exc_value、sys.exc_traceback 就代表當前 except 塊內的異常類型、異常值和異常傳播軌跡。

簡單來說， print_exc([limit[, file]]) 相當于如下形式：

print_exception(sys.exc_etype, sys.exc_value, sys.exc_tb[, limit[, file]])

也就是說，使用 print_exc([limit[, file]]) 會自動處理當前 except 塊所捕獲的異常。該方法還涉及兩個參數：

limit：用于限制顯示異常傳播的層數，比如函數 A 調用函數 B，函數 B 發生了異常，如果指定 limit=1，則只顯示函數 A 里面發生的異常。如果不設置 limit 參數，則默認全部顯示。
file：指定將異常傳播軌跡信息輸出到指定文件中。如果不指定該參數，則默認輸出到控制臺。

借助于 traceback 模塊的幫助，我們可以使用 except 塊捕獲異常，并在其中打印異常傳播信息，包括把它輸出到文件中。例如如下程序：

# 導入trackback模塊
import traceback
class SelfException(Exception): pass
def main():
  firstMethod()
def firstMethod():
  secondMethod()
def secondMethod():
  thirdMethod()
def thirdMethod():
  raise SelfException("自定義異常信息")
try:
  main()
except:
  # 捕捉異常，并將異常傳播信息輸出控制臺
  traceback.print_exc()
  # 捕捉異常，并將異常傳播信息輸出指定文件中
  traceback.print_exc(file=open('log.txt', 'a'))

上面程序第一行先導入了 traceback 模塊，接下來程序使用 except 捕獲程序的異常，并使用 traceback 的 print_exc() 方法輸出異常傳播信息，分別將它輸出到控制臺和指定文件中。

運行上面程序，同樣可以看到在控制臺輸出異常傳播信息，而且在程序目錄下生成了一個 log.txt 文件，該文件中同樣記錄了異常傳播信息。

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