Python 输出详细的异常信息(traceback)方式

1. 异常信息

在Python的程序中，运行时可能会发生各种各样的错误，例如语法错误、名称错误、类型错误、索引错误等。当程序运行发生错误时，Python会自动抛出一个异常，这个异常会包含一些错误信息，我们可以利用这些信息来快速定位错误的位置。异常信息中最为关键的部分就是 traceback(回溯)信息，它能够指出异常发生的具体位置和上下文环境。

2. 例子

下面是一个简单的例子，它会抛出一个类型错误。

temperature = 0.6

print("The current temperature is " + temperature)

在这个例子中，我们试图将一个浮点数和一个字符串进行拼接，这样明显是不合法的。当我们尝试运行这个程序时，解释器会抛出一个类型错误(TypeError)，告诉我们发生了一个类型错误，并且会输出一个 traceback 信息。

TypeError: can only concatenate str (not "float") to str

3. traceback 信息

当 Python 抛出一个异常时，它通常会附带一个 traceback 信息，里面包含了异常发生的具体位置以及上下文环境，其中最后一行会包含异常的类型和错误消息。

Traceback (most recent call last):

  File "example.py", line 2, in <module>
    print("The current temperature is " + temperature)
TypeError: can only concatenate str (not "float") to str

可以看到，上面的 traceback 信息提供了以下信息:

出现错误的文件名和行号。

导致错误的代码行。

异常的类型和错误消息。

3.1 解析 traceback

当我们遇到一个异常时，我们需要仔细阅读 traceback 信息来了解异常的发生位置和上下文环境。下面我们逐行来解析上面的 traceback 信息。

Traceback (most recent call last):

这一行表明异常发生在哪里，也就是最后执行的语句。

  File "example.py", line 2, in <module>

这一行提供了异常的具体位置，也就是出现错误的文件名和行号。在这个例子中，异常发生在 example.py 文件的第二行。

    print("The current temperature is " + temperature)

这一行是导致异常的代码行，也就是出现了错误的代码行。

TypeError: can only concatenate str (not "float") to str

这一行提供了异常的类型和错误消息。在这个例子中，异常类型为 TypeError，错误消息为 can only concatenate str (not "float") to str。

4. 输出 traceback

我们可以在程序中指定输出 traceback 信息，来帮助我们快速定位错误的位置。Python 提供了两个方法来输出 traceback 信息，分别是:

traceback.print_exc()：将 traceback 信息输出到标准错误流中，也就是输出到控制台。

traceback.format_exc()：将 traceback 信息以字符串形式返回。

4.1 使用 traceback.print_exc()

如果我们在程序中调用 traceback.print_exc()，它会像下面这样输出 traceback 信息：

import traceback

try:
    temperature = 0.6
    print("The current temperature is " + temperature)
except:
    traceback.print_exc()

输出结果为：

Traceback (most recent call last):

  File "example.py", line 5, in <module>
    print("The current temperature is " + temperature)
TypeError: can only concatenate str (not "float") to str

我们可以看到，traceback.print_exc()将 traceback 信息输出到了控制台。

4.2 使用 traceback.format_exc()

如果我们在程序中调用 traceback.format_exc()，它会以字符串形式返回 traceback 信息：

import traceback

try:
    temperature = 0.6
    print("The current temperature is " + temperature)
except:
    error_message = traceback.format_exc()
    print(error_message)

输出结果为：

Traceback (most recent call last):

  File "example.py", line 5, in <module>
    print("The current temperature is " + temperature)
TypeError: can only concatenate str (not "float") to str

我们可以看到，traceback.format_exc()将 traceback 信息以字符串形式返回，并将其赋值给了 error_message 变量，最后将 error_message 输出。

5. 输出自定义信息和 traceback

如果我们在程序中捕获了一个异常，并且想要输出自定义的错误信息和 traceback，我们可以使用以下方法来实现：

import traceback

try:
    temperature = 0.6
    raise ValueError("Temperature is too high: %s" % temperature)
except ValueError as ve:
    error_message = "An error occurred: %s\n\n%s" % (str(ve), traceback.format_exc())
    print(error_message)

输出结果为：

An error occurred: Temperature is too high: 0.6

Traceback (most recent call last):
  File "example.py", line 4, in <module>
    raise ValueError("Temperature is too high: %s" % temperature)
ValueError: Temperature is too high: 0.6

在这个例子中，我们使用 raise 语句手动抛出了一个 ValueError 异常，并且在异常处理块中将自定义的错误信息和 traceback 信息拼接为一个字符串，并输出到控制台。

6. 总结

Python 提供了非常有用的 traceback 信息，它能够帮助我们快速定位程序中的错误。我们可以使用 traceback.print_exc() 将 traceback 信息输出到控制台，或者使用 traceback.format_exc() 将 traceback 信息以字符串形式返回。如果我们想要输出自定义的错误信息和 traceback，可以使用 raise 语句手动抛出一个异常，并在异常处理块中将自定义信息和 traceback 信息拼接为一个字符串，并输出到控制台。