بايثون معالجة الأخطاء

مفهوم معالجة الأخطاء

معالجة الأخطاء ( Exceptions Handling ) يقصد منها كتابة الكود الذي قد يسبب أي مشكلة في البرنامج بطريقة تضمن أنه إذا حدث الخطأ المتوقع أو أي خطأ آخر فإن البرنامج لن يعلّق أو يتم إغلاقه بشكل فجائي.

ظهور خطأ في البرنامج بشكل مفاجئ هو أمر سيئ جداً لأنه يؤدي إلى نفور عدد كبير من المستخدمين و عدم رغبتهم في العودة إلى استخدام هذا البرنامج مجدداً.


أنواع الأخطاء

  • أخطاء تظهر لك أثناء كتابة الكود. هذه الأخطاء يقال لها أخطاء لغوية ( Syntax Errors ).
  • أخطاء تحدث أثناء تشغيل البرنامج مما يؤدي إلى تعليقه و إيقافه بشكل غير طبيعي. هذه الأخطاء يقال لها إستثناءات ( Exceptions ).
  • أخطاء منطقية ( Logical Errors ), و يقصد منها أن الكود يعمل بدون أي مشاكل لكن نتيجة تشغيل هذا الكود غير صحيحة.

إذاً, أي خطأ برمجي يحدث معك أثناء تشغيل البرنامج يقال له إستثناء ( Exception ) حتى إن كان إسم الخطأ يحتوي على كلمة Error.
بمعنى آخر, أي Error يظهر لك أثناء تشغيل البرنامج يعتبر Exception.

في هذا الدرس ستتعلم كيف تتجنب حدوث أخطاء في البرامج التي تكتبها, و فعلياً ستتعلم كيف تجهز البرنامج للتعامل مع الأخطاء التي قد تحدث أثناء تشغيله لجعل البرنامج شغال دائماً في نظر المستخدم و لا يظهر له أي أخطاء.



بعض الأسباب التي تسبب حدوث إستثناء

  • في حال إدخال رقم index غير موجود في مصفوفة أو في متغير نصي.
  • في حال كان البرنامج يتصل بالشبكة و فجأةً إنقطع الإتصال.
  • في حال كان البرنامج يحاول قراءة معلومات من ملف نصي, و كان هذا الملف غير موجود.

أمثلة على أنواع الأخطاء


مثال يتضمن خطأ لغوي ( Syntax Error )

في المثال التالي وضعنا قوس إضافي لدالة الطباعة, حيث أننا كتبنا print()) بدلاً من print().

مثال

Test.py
x = 10
print(x))
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

File "C:/Users/Mhamad/PycharmProjects/myapp/Test.py", line 2
    print(x))
            ^

SyntaxError: invalid syntax

ملاحظة

برنامج PyCharm يضع لك خطأ أحمر يوضح لك تماماً أين يوجد خطأ لغوي قبل تشغيل البرنامج.
في حال تشغيل البرنامج بدون إصلاح الخطأ ستجد أن مفسر لغة بايثون أيضاً يضع لك سهم أحمر ^ يخبرك أين وجد عندك خطأ لغوي في الكود عندما حاول تنفيذه.



أمثلة تتضمن أخطاء برمجية ( Exceptions )

في المثال التالي قمنا بطباعة قيمة متغير لم نقوم أصلاً بإعطاءه قيمة!
ملاحظة: هنا سيحدث الخطأ وقت التشغيل عندما يكتشف مفسّر لغة بايثون أن المتغير لا يحتوي على قيمة.

المثال الأول

Test.py
print(x)
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

File "C:/Users/Mhamad/PycharmProjects/myapp/Test.py", line 1, in <module>

NameError: name 'x' is not defined

في المثال التالي قمنا بتعريف list إسمه aList, و يتألف من 4 عناصر.
بعدها حاولنا طباعة قيمة كل عنصر فيه و حاولنا طباعة قيمة عنصر غير موجود!
ملاحظة: هنا سيحدث الخطأ وقت التشغيل عندما يكتشف مفسّر لغة بايثون أنه لا يوجد عنصر يملك Index يساوي 4 في الكائن aList.

المثال الثاني

Test.py
# و يتألف من 4 عناصر aإسمه هنا قمنا بتعريف
a= [10, 20, 30, 40]

# هنا قمنا بطباعة قيم عناصر الكائن
print(aList[0])
print(aList[1])
print(aList[2])
print(aList[3])

# و هذا ما سيؤدي لحدوث خطأ برمجي وقت التشغيل هنا قمنا بطباعة قيمة عنصر غير موجود أصلاً في الكائن
print(aList[4])
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

10
20
30
40
File "C:/Users/Mhamad/PycharmProjects/myapp/Test.py", line 8, in <module>
    print(aList[4])

IndexError: index out of range


مثال يتضمن خطأ منطقي ( Logical Error )

في المثال التالي قمنا بإنشاء برنامج يطبع للطالب ما إذا كان ناجحاً أو راسباً بناءاً على معدله النهائي.
من المفترض أنه يتم إعتبار الطالب راسب في حال كان معدله بين 0 و 9.9. و يتم إعتباره ناجح في حال كان معدله 10 و 20.
الخطأ المنطقي الذي وضعناه هو أننا عند طباعة نتيجة الطالب لم نتأكد ما إذا كان المعدل بين 0 كحد أدنى و 20 كحد أقصى.

مثال

Test.py
average = 25

if average < 10:
    print('The student failed the exam')

elif average >= 10:
    print('The student passed the exam')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

The student passed the exam

نلاحظ أنه لا يوجد مشكلة برمجية سببت إيقاف الكود لكننا نعلم أن هناك مشكلة منطقية في الكود.
المشكلة المنطقية هنا هي أن المعدل الذي تم على أساسه طباعة جملة النجاح هو معدل مستحيل أن يكون حقيقي.

الجمل try و except و finally و else

نستخدم هذه الجمل للأسباب التالية:

  • أي كود تشك بأنه قد يسبب خطأ يجب وضعه بداخل بلوك الجملة try لضمان أن لا يعلق البرنامج أو يظهر خطأ مفاجئ أثناء التشغيل.
  • أي كود تريد تنفيذه لمعالجة الخطأ الذي حدث في الجملة try تضعه بداخل بلوك الجملة except.
  • أي كود تريد تنفيذه في حال لم يحدث خطأ في الجملة try تضعه بداخل بلوك الجملة else.
  • أي كود تريد تنفيذه سواء حدث أو لم يحدث خطأ في الجملة try تضعه بداخل بلوك الجملة finally.


معلومة تقنية

بمجرد أن تضع الكود بداخل try ستكون مجبراً على وضع الجملة except أو الجملة finally بعدها أو وضع كلا الجملتين.
كما أن برنامج PyCharm سيظهر لك تنتبيه بمجرد أن تضع الكود بداخل try يخبرك فيه أنك يجب أن تضع إحدى هاتين الجملتين بعدها.

بعد الجملة except يمكنك وضع الجملة finally أو الجملة else إن أردت لكن لا يمكنك وضع كلاهما في وقت واحد.

في حال كنت تكتب كود يمكن أن يسبب عدة أنواع من المشاكل, يمكنك وضع أكثر من جملة except حتى تعالج كل نوع من المشاكل التي قد تحدث على حدا.


إذاً في حال أردت استخدام الجمل try و except و finally سيكون شكل الكود كالتالي.

try:
	# Something
except:
	# Handle Errors
finally:
	# Optional Clean Up Code
	


إذاً في حال أردت استخدام الجمل try و except و else سيكون شكل الكود كالتالي.

try:
	# Something
except:
	# Handle Errors
else:
	# If No Errors, Do Extra Things
	


في المثال التالي إستخدمنا الجملتين try و except و لم نضع أي خطأ متعمد في الكود.
تذكر: بما أنه لن يحدث أي خطأ بداخل الجملة try فهذا يعني أنه لن يتم تنفيذ أي أمر موضوع في الجملة except.
بعدها سيتم إكمال تنفيذ أي أوامر موضوعة في البرنامج.

المثال الأول

Test.py
x = 10

# except و بما أنه لا يوجد أي مشكلة هنا فهذا يعني أنه لن يتم تنفيذ أمر الطباعة الموضوع في الجملة ,x حاولنا طباعة قيمة try في الجملة
try:
    print('x =', x)
except:
    print('An exception occurred')

# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

x = 10
Program still work


في المثال التالي إستخدمنا الجملتين try و except و وضعنا خطأ متعمد في الكود.
تذكر: بما أنه سيحدث خطأ بداخل الجملة try فهذا يعني أنه سيتم الإنتقال إلى الجملة except عند حدوث الخطأ.
بعدها, سيتم تنفيذ الأوامر الموضوعة فيها, و من ثم إكمال تنفيذ أي أوامر موضوعة في البرنامج.

المثال الثاني

Test.py
# و الذي لم نخزن أي قيمة فيه بعد. بما أن هذا الأمر سيؤدي لحدوث خطأ x حاولنا طباعة قيمة try في الجملة
# و تنفيذ أي أمر موضوع فيها except و الإنتقال إلى الجملة try فهذا يعني أنه سيتم الخروج من الجملة
try:
    print('x =', x)
except:
    print('An exception occurred')

# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

An exception occurred
Program still work


في المثال التالي إستخدمنا الجملتين try و except و وضعنا خطأ متعمد في الكود.
ملاحظة: هنا توقعنا حدوث خطأ محدد و إمكانية حدوث أي خطأ آخر.

المثال الثالث

Test.py
# و الذي لم نخزن أي قيمة فيه بعد و بالتالي سيحدث خطأ x حاولنا طباعة قيمة try في الجملة
try:
    print('x =', x)
	
# سيتم تنفيذ الكود التالي - NameError إذا كان سبب الخطأ هو محاولة عرض قيمة متغير لم يتم تعريفه سابقاً - أي خطأء من النوع
except NameError:
    print('x is not defined')

# سيتم تنفيذ الكود التالي - NameError إذا كان سبب الخطأ هو خطأ من أي نوع آخر - غير النوع
except:
    print('An exception occurred')

# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

x is not defined
Program still work


في المثال التالي إستخدمنا الجمل الثلاثة try و except و finally و لم نضع أي خطأ متعمد في الكود.
تذكر: الجملة finally يتم تنفيذ أي أمر موضوع فيها سواء حدث خطأ أو لم يحدث.

المثال الرابع

Test.py
x = 10

try:
    print('x =', x)
	
except:
    print('An exception occurred')

# try سيتم تنفيذه في حال حدوث أو عدم حدوث خطأ في الجملة finally أي أمر موضوع في الجملة
finally:
	print('Finally block always executed')

# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

x = 10
Finally block always executed
Program still work


في المثال التالي إستخدمنا الجمل الثلاثة try و except و else و لم نضع أي خطأ متعمد في الكود.
تذكر: الجملة else يتم تنفيذ أي أمر موضوع فيها سواء لم يحدث خطأ فقط.

المثال الخامس

Test.py
x = 10

try:
    print('x =', x)
	
except:
    print('An exception occurred')
	
# try يتم تنفيذها فقط في حال عدم حدوث خطأ في الجملة else الأوامر التي نضعها في الجملة
else:
	print('Else block executed only when no exception occurred')

# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

x = 10
Else block executed only when no exception occurred
Program still work

الإستثناءات الجاهزة

تم تقسيم الإستثناءات أو الأخطاء الأساسية في بايثون إلى عدة أنواع و كل نوع تم تمثيله في كلاس خاص.
جميع هذه الكلاسات ترث من كلاس أساسي إسمه BaseException.
و هذا يعني أنك إذا أردت تعريف إستثناء خاص فيك في المستقبل سيكون عليك إنشاء كلاس يرث من هذا الكلاس أو من إحدى الكلاسات التي ترث منه.

إذاً, أي كلاس يرث من الكلاس BaseException هو كلاس يمثل إستثناء معين.

BaseException
 +-- SystemExit
 +-- KeyboardInterrupt
 +-- GeneratorExit
 +-- Exception
      +-- StopIteration
      +-- StandardError
      |    +-- BufferError
      |    +-- ArithmeticError
      |    |    +-- FloatingPointError
      |    |    +-- OverflowError
      |    |    +-- ZeroDivisionError
      |    +-- AssertionError
      |    +-- AttributeError
      |    +-- EnvironmentError
      |    |    +-- IOError
      |    |    +-- OSError
      |    |         +-- WindowsError (Windows)
      |    |         +-- VMSError (VMS)
      |    +-- EOFError
      |    +-- ImportError
      |    +-- LookupError
      |    |    +-- IndexError
      |    |    +-- KeyError
      |    +-- MemoryError
      |    +-- NameError
      |    |    +-- UnboundLocalError
      |    +-- ReferenceError
      |    +-- RuntimeError
      |    |    +-- NotImplementedError
      |    +-- SyntaxError
      |    |    +-- IndentationError
      |    |         +-- TabError
      |    +-- SystemError
      |    +-- TypeError
      |    +-- ValueError
      |         +-- UnicodeError
      |              +-- UnicodeDecodeError
      |              +-- UnicodeEncodeError
      |              +-- UnicodeTranslateError
      +-- Warning
           +-- DeprecationWarning
           +-- PendingDeprecationWarning
           +-- RuntimeWarning
           +-- SyntaxWarning
           +-- UserWarning
           +-- FutureWarning
		   +-- ImportWarning
		   +-- UnicodeWarning
		   +-- BytesWarning
	

طباعة رسالة الخطأ الذي حدث

عندما يحدث خطأ في الجملة try, يقوم مفسر بايثون ينشئ كائن يمثل نوع الخطأ الذي حدث في هذه الجملة.
بعدها يمر على كل جملة except موضوعة بعدها, و يقارن نوع الكائن الذي تم إنشاؤه في الجملة try مع نوع الخطأ ( الذي هو في الأصل عبارة عن إسم الكلاس الذي يمثل الخطأ المتوقع حصوله ) الذي تعامله كل جملة except حتى يجد الجملة التي تعالج هذا النوع من الأخطاء و ينفذ الأوامر الموضوعة فيها.

الآن, في حال أردت طباعة رسالة الخطأ الذي حدث في الجملة try و التي بدورها أرسلته إلى الجملة except فكل ما عليك فعله هو إستقبال رسالة الخطأ من هذا الكائن و وضعها في متغير بواسطة الكلمة المفتاحية as.



المثال التالي يعلمك طريقة طباعة رسالة الخطأ الجاهزة في الكائن الذي يمثل الخطأ المحدد الذي قد يحدث.

المثال الأول

Test.py
# لأننا حاولنا طباعة قيمة متغير لا يملك قيمة أصلاً NameError الكود هنا يسبب خطأ من النوع
try:
    print('x =', x)

# و من ثم عرضها msg سيتم تخزين رسالة الخطأ الجاهزة في هذا الكائن و وضعها بشكل مؤقت في المتغير NameError هنا قلنا أن أي خطأ نوعه
except NameError as msg :
    print('Error Message:', msg)

# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

Error Message: name 'x' is not defined
Program still work


المثال التالي يعلمك طريقة طباعة رسالة الخطأ الجاهزة مهما كان نوع الخطأ الذي حدث في الجملة try.
ملاحظة: قمنا بإعادة نفس المثال السابق مع تبديل الكلاس NameError بالكلاس BaseException.
الفكرة لأساسية هنا هي أنه بما أن الكلاس BaseException يعتبر الكلاس الأساسي لأي خطأ قد يحدث, فهذا يعني أنه يمكننا إعتبار الخطأ الذي حدث عبارة عن كائن منه لأنه سيكون من كلاس يرث منه.

المثال الثاني

Test.py
# لأننا حاولنا طباعة قيمة متغير لا يملك قيمة أصلاً NameError الكود هنا يسبب خطأ من النوع
try:
    print('x =', x)

# و من ثم عرضها msg سيتم تخزين رسالة الخطأ الجاهزة في هذا الكائن و وضعها بشكل مؤقت في المتغير NameError هنا قلنا أن أي خطأ نوعه
except BaseException as msg :
    print('Error Message:', msg)

# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

Error Message: name 'x' is not defined
Program still work

الكلمة المفتاحية raise

في حال أردت بناء دالة ترمي إستثناء في حال حدوث خطأ معين, كل ما عليك فعله هو جعل هذه الدالة تفعل raise لكائن من الكلاس Exception يحتوي على رسالة الخطأ التي تريد إظهارها.



في المثال التالي قمنا ببناء دالة ترمي إستثناء في حال تم تمرير قيمة أصغر من 0 لها عند استدعائها.
بعدها قمنا باستدعاء الدالة و تمرير قيمة أصغر من 0 لها فتسبب ذلك بإيقاف البرنامج.

المثال الأول

Test.py
# تأخذ قيمة عند استدعائها func هنا قمنا بتعريف دالة إسمها
# إذا تم تمرير قيمة أصغر من 0 لها, ترمي إستثناء. غير ذلك تطبع القيمة التي تم تمريرها لها
def func(x):
    if x < 0:
        raise Exception("Error: Passed value can't be negative")

    print(x, "Acceptable value")


# و تمرير قيمة أكبر من 0 لها. نلاحظ أنها تقوم بطباعتها و لا يسبب ذلك أي مشكلة في الكود func() هنا قمنا باستدعاء الدالة
func(5)

# و تمرير قيمة أصغر من 0 لها. نلاحظ أن هذا الأمر سبب مشكلة في الكود و أدى إلى إيقاف البرنامج func() هنا قمنا باستدعاء الدالة
func(-1)

# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

5 Acceptable value
File "C:/Users/Mhamad/PycharmProjects/myapp/Test.py", line 14, in <module>
    func(-1)
File "C:/Users/Mhamad/PycharmProjects/myapp/Test.py", line 5, in func
    raise Exception("Error: Passed value can't be negative")

Exception: Error: Passed value can't be negative


في المثال التالي قمنا ببناء دالة ترمي إستثناء في حال تم تمرير قيمة أصغر من 0 لها عند استدعائها.
بعدها قمنا باستدعاء الدالة بداخل بلوك try مع تمرير قيمة أصغر من 0 لها و من ثم معالجة الخطأ الذي ستسببه بداخل بلوك except.

المثال الثاني

Test.py
# تأخذ قيمة عند استدعائها func هنا قمنا بتعريف دالة إسمها
# إذا تم تمرير قيمة أصغر من 0 لها, ترمي إستثناء. غير ذلك تطبع القيمة التي تم تمريرها لها
def func(x):
    if x < 0:
        raise Exception("Error: Passed value can't be negative")

    print(x, "Acceptable value")


# مرتين func() هنا قمنا بمحاولة إستدعاء الدالة
try:
    func(5)
    func(-1)

# هنا قمنا بالتقاط أي خطأ قد يحدث سببه أن القيمة التي تم تمريرها للدالة أصغر من 0, و من ثم طباعة رسالة الخطأ
except Exception as msg:
    print(msg)


# سيتم تنفيذ أمر الطباعة التالي في حال كان البرنامج لا يوجد فيه أي مشكلة أو حدثت مشكلة سابقاً و تم معالجتها
print('Program still work')
		

سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

5 Acceptable value
Error: Passed value can't be negative
Program still work

الدورات

أدوات مساعدة

الأقسام

دورات
مقالات أسئلة مشاريع كتب