# Pythonの例外：try、except、else、finally、raise、独自の例外 URL: https://skillaria.top/ja/guides/python/isklyucheniya-python Pythonの例外は、エラーを表すオブジェクトで、try/except で捕まえるまでプログラムの通常の流れを止めます。else は例外が起きなかったときに、finally は必ず実行されます。自分で例外を起こすには raise を使います。例：raise ValueError("金額が負の値です")。独自の例外は Exception を継承したクラスとして作ります。 Pythonの例外は、エラーが起きたことを知らせるオブジェクトで、プログラムの通常の流れを中断させます。誰も捕まえなければ、Pythonはtracebackを表示して終了します。例外を捕まえるには `try/except` を使い、自分で発生させるには `raise` を使います。ここでは、その仕組み、よくあるエラーの種類、そしてエラー処理がエラーの隠蔽にならないためのコツを見ていきます。 ## Pythonの例外とは ゼロ除算、存在しないキーへのアクセス、文字列を数値に変換する処理など、操作が成功しないとき、Pythonは例外オブジェクトを作って「送出」します。現在の関数の実行は止まり、例外は呼び出しの連鎖をさかのぼり、適切なハンドラが見つかるまで進みます。どこでも捕まえられなければ、プログラムはクラッシュします。 ``` >>> 10 / 0 Traceback (most recent call last): File "", line 1, in ZeroDivisionError: division by zero ``` よくある質問への答えを書いておきます。Pythonでゼロで割ると、`ZeroDivisionError` という例外が発生します。これは `/`、`//`、`%` のいずれでも同じです。 ## tracebackの読み方 tracebackとは、プログラムがエラーに至るまでの経路を示すレポートです。読むときは下から上へ進みます。最後の行が最も重要で、例外の型とメッセージが書かれています。その上には、エラーが起きたコードの行、さらにその上には、その行を呼び出した場所が続き、エントリポイントまでさかのぼります。 ``` Traceback (most recent call last): File "tracker.py", line 9, in total = parse_amount(row) File "tracker.py", line 4, in parse_amount return float(raw.strip()) ~~~~~^^^^^^^^^^^^^ ValueError: could not convert string to float: '百' ``` Python 3.11以降では、コードの行の下に `~~~^^^` という印が表示されます（PEP 657）。どの式で失敗したのかを示してくれるので、1行に関数呼び出しが続いている場合にとても役立ちます。 ### 「Did you mean」のヒント Python 3.10以降では、名前を打ち間違えると、近い候補を提案してくれます。Python 3.15では、そのヒントがさらに賢くなりました。他の言語での習慣も認識します。`list.push` と書くと `append` を、`"coffee".toUpperCase()` と書くと `upper` を提案します。ヒントは入れ子のフィールドにも及びます。辞書が `totals` という属性に入っているオブジェクトのメソッドを `items()` と直接呼んでしまった場合、`.totals.items` を提案します。近い名前の候補は、`delattr()` でも表示されるようになりました。 ## Pythonの例外の種類 組み込みの例外は数十種類ありますが、入門の段階で頻繁に目にするのは次のものです。 | 例外 | 発生する場面 | 例 | | --- | --- | --- | | `NameError` | 名前が定義されていない（多くは打ち間違い） | `print(totl)` | | `TypeError` | その型では操作できない | `"5" + 3` | | `ValueError` | 型は正しいが、値が不正 | `int("百")` | | `KeyError` | 辞書に存在しないキーがある | `d["missing"]` | | `IndexError` | インデックスがリストの範囲外 | `[1, 2][5]` | | `AttributeError` | オブジェクトにそのメソッドや属性がない | `[].push(1)` | | `ZeroDivisionError` | ゼロ除算 | `1 / 0` | | `FileNotFoundError` | ファイルが見つからない | `open("nope.txt")` | `SyntaxError`（とその特殊な例 `IndentationError`）は別物です。コードを解析する段階、実行前に発生するため、同じファイルの `try` では捕まえられません。 ### 例外の階層 例外はクラスであり、階層構造を持っています。頂点は `BaseException` です。そこから `Exception`（ふつうのエラーのほとんど）と、`KeyboardInterrupt`、`SystemExit`、`GeneratorExit` などのシステム用の例外が派生します。 ``` BaseException ├── KeyboardInterrupt ├── SystemExit └── Exception ├── ArithmeticError │ └── ZeroDivisionError ├── LookupError │ ├── KeyError │ └── IndexError ├── OSError │ └── FileNotFoundError ├── TypeError └── ValueError ``` 階層は、捕まえるときに重要です。`except LookupError` は `KeyError` と `IndexError` の両方を捕まえます。また、`KeyboardInterrupt` はコードのエラーではありません。ユーザーが Ctrl+C を押したことをPythonが知らせる仕組みです。`except Exception` でプログラムの中断を妨げないように、`Exception` を継承していません。 ## 例外処理：try/except/else/finally 失敗するかもしれないコードは、`try` ブロックに入れます。`except` ブロックでは、捕まえる例外の型と、それに対する処理を書きます。Pythonで例外を処理するのは、まさにこの `except` です。 ``` def parse_amount(raw): try: value = float(raw) except ValueError as e: print(f"行をスキップします: {e}") return None else: return value # 例外が起きなかった場合のみ実行 finally: print("解析完了") # 必ず実行 print(parse_amount("250")) ``` この出力は、まず「解析完了」、次に `250.0` の順です。`else` の中の `return` は値を覚えておき、Pythonは必ず `finally` を実行してから、結果を返します。そのため `finally` は、ファイルを閉じる、接続を解放するといった後片付けに信頼して使えます。 `finally` の中に独自の `return` を書くと、前の `return` を上書きし、例外まで飲み込んでしまいます。Python 3.14以降では、このようなコードに `SyntaxWarning` が出ます（PEP 765）。`finally` に `return` は書かないようにしましょう。 ### 複数の例外を同時に扱う `except` は、型ごとに複数書けます。また、型をタプルにまとめることもできます。 ``` try: amount = int(data["amount"]) except KeyError: amount = 0 except (ValueError, TypeError) as e: print("金額の形式が不正です:", e) amount = 0 ``` ブロックは上から順に調べられ、最初に一致したものだけが実行されます。そのため、より具体的な型を上に、一般的な型を下に書きます。Python 3.14（PEP 758）からは、型を括弧なしで並べられます（`except ValueError, TypeError:`）。ただし `as` を使う場合は、今まで通り括弧が必要です。 ### エラーのテキストと型を調べる `as e` で例外オブジェクトを受け取れます。`str(e)` はメッセージを、`type(e).__name__` は型名を返します。 ``` try: int("百") except ValueError as e: print(type(e).__name__) # ValueError print(e) # invalid literal for int() with base 10: '百' ``` ## tracebackモジュール：完全なエラーテキスト 例外は捕まえたいけれど、トレースバック全体はログやレポートに残したい、という場合があります。その目的には `traceback` モジュールを使います。 ``` import traceback try: 1 / 0 except ZeroDivisionError: traceback.print_exc() # トレースバックを標準エラー出力に表示 text = traceback.format_exc() # 同じ内容を文字列として取得 ``` `logging` モジュールでログを書いているなら、`except` の中で `logging.exception("計算に失敗しました")` を呼ぶのが簡単です。トレースバックは自動的にメッセージに追加されます。 ## Pythonのraise：例外を発生させる `raise` 文は、例外を手動で送出します。関数は、そのデータでは作業を実行できないことを、この方法で伝えます。 ``` def add_expense(amount): if amount < 0: raise ValueError(f"金額は負の値にできません: {amount}") ... add_expense(-5) # ValueError: 金額は負の値にできません: -5 ``` Pythonの `raise` は関数ではなく文なので、`raise` の後に括弧は付けません。括弧の中に渡すのは、例外クラスのコンストラクタの引数です。型は意味に応じて選びます。値が不正なら `ValueError`、型が不正なら `TypeError` です。 ### 引数なしのraiseとraise from `except` の中で引数なしの `raise` を書くと、現在の例外が何も変えられずにそのまま上位へ渡されます。ログだけ書いて、処理は呼び出し側に任せたい場合に使います。 ある例外を別の例外に置き換えたいときは、`raise ... from e` を使います。元のエラーがチェーンとして保持され、トレースバックには両方が表示されます。 ``` def load_config(path): try: with open(path) as f: return f.read() except FileNotFoundError as e: raise RuntimeError(f"設定ファイルがありません: {path}") from e ``` ### add_note：エラーに文脈を追加する Python 3.11（PEP 678）からは、`add_note()` メソッドで例外に注釈を追加し、そのまま再送出できます。例外の型は変わらず、注釈はメッセージの下に表示されます。 ``` def parse(raw, line_no): try: return float(raw) except ValueError as e: e.add_note(f"ファイル expenses.csv、{line_no}行目") raise parse("百", 17) # ValueError: could not convert string to float: '百' # ファイル expenses.csv、17行目 ``` ## Pythonで独自の例外を作る 独自の例外は、業務ドメインのエラーを表すために使います。例えば、予算超過、支払い済みの注文、ブロックされたユーザーなどです。`Exception` を継承したクラスを作るだけで十分です。 ``` class BudgetExceeded(Exception): def __init__(self, category, limit, spent): super().__init__(f"{category}: 上限 {limit}、支出 {spent}") self.category = category self.limit = limit self.spent = spent def check_budget(category, limit, spent): if spent > limit: raise BudgetExceeded(category, limit, spent) try: check_budget("食費", 10000, 12500) except BudgetExceeded as e: print("警告:", e) # 警告: 食費: 上限 10000、支出 12500 ``` これで呼び出し側のコードは、予算超過だけを捕まえられ、打ち間違いなどと混同しなくなります。大きなプロジェクトでは、共通の基底クラス（`class TrackerError(Exception)`）を作り、独自の例外をすべてそこから継承させると便利です。そうすれば `except TrackerError` 1つで、すべてを捕まえられます。継承元は `BaseException` ではなく、必ず `Exception` にしてください。 ## 例外グループとexcept* エラーが同時に複数発生することもあります。例えば、ファイル全体を検査するとき、あるいは `asyncio.TaskGroup` で並列に実行したタスクの場合です。Python 3.11以降では、それらを `ExceptionGroup` にまとめ、`except*` で型ごとに処理できます。 ``` def check_all(rows): errors = [] for r in rows: try: float(r) except ValueError as e: errors.append(e) if errors: raise ExceptionGroup("ファイルのエラー", errors) try: check_all(["1", "a", "b"]) except* ValueError as eg: print(f"不正な行の数: {len(eg.exceptions)}") # 不正な行の数: 2 ``` ## try exceptですべてのエラーを捕まえてはいけない理由 最も有害な習慣は、何でも捕まえてしまうことです。`except: pass` と書くと、プログラムは「クラッシュしなくなります」が、実際には問題を知らせなくなるだけです。引数なしの `except` は `KeyboardInterrupt` や `SystemExit` まで捕まえるため、Ctrl+C でプログラムを止められなくなります。`except Exception: pass` は少しましですが、それでも名前の打ち間違いや論理エラーを黙って飲み込んでしまいます。 Pythonで例外を正しく処理するには、次のようにします。 - 処理できる型だけを捕まえます。すべてではなく、例えば `except ValueError` です。 - `try` のブロックは短くします。その型で失敗しそうな行だけを入れましょう。 - プログラムの最上位で広く捕まえる（`except Exception`）場合は、必ずトレースバックをログに残します。 - 単純な分岐に例外を使わないようにします。簡単な場合は `try/except KeyError` より `dict.get()` で十分です。 - リソースには `with` を使います。エラーが起きても、ファイルを確実に閉じてくれます。 ## まとめ Pythonの例外は、エラーを知らせるための仕組みであり、隠すためのものではありません。tracebackは下から上へ読み、`try/except` では具体的な型だけを捕まえましょう。`else` は「うまくいった場合」のコードに、`finally` は後片付けに使います。Pythonの `raise` で自分からエラーを発生させられ、`raise from` と `add_note` で文脈を残せます。独自の例外は `Exception` から継承して作ります。講座では、このテーマを実践で扱っています。家計簿ツールが、CSVの1行の不正な値で止まらないようにし、予算超過を独自の例外で表現します。 ## FAQ **エラーと例外の違いは何ですか？** 日常会話では同じ意味で使われます。厳密には、SyntaxError はコードの解析時に起きるもので、それ以外のエラーは実行時に例外オブジェクトとして発生し、捕まえられるものです。 **例外が発生した場所から、処理を続けることはできますか？** いいえ。捕まえた後は、エラーが起きた行ではなく、try/except ブロックの後から実行が続きます。ファイルの各行を処理したいなら、try をループの中に置きましょう。 **except の中で例外が起きたらどうなりますか？** その新しい例外が上位へ送られ、元の例外は __context__ 属性に保存されます。トレースバックには「During handling of the above exception, another exception occurred」という文が表示されます。 **テストで、関数が例外を発生させることを確かめるにはどうしますか？** pytest では with pytest.raises(ValueError): を使い、unittest では self.assertRaises(ValueError) を使います。ブロックの中で指定した型の例外が起きた場合にのみ、テストが通ります。 **assert と raise の違いは何ですか？** assert 条件, "メッセージ" は、条件が偽のときに AssertionError を送出します。開発中のチェック用の仕組みです。-O オプションで起動すると assert は無効になるため、ユーザーの入力の検証は if と raise で行いましょう。 --- Source: Skillaria.Top (https://skillaria.top)