python基礎文法-7　例外処理

Pythonにおける例外処理は、プログラムの実行中に発生する予期しないエラーを適切に処理するための仕組みです。例外処理を使うことで、エラーが発生してもプログラムを途中で止めることなく、エラーに対応することができます。

例外とは？

例外（Exception）とは、プログラムの実行中に発生するエラーのことです。例えば、0で割り算をしたり、存在しないファイルにアクセスしようとする場合など、エラーが発生します。Pythonでは、これらのエラーは通常、プログラムの実行を停止させますが、例外処理を使うことで、エラーが発生してもプログラムを中断せずに処理を続けたり、エラーに対する適切な対応を行ったりできます。

try-except文の使い方

try-except文は、Pythonで発生する可能性のあるエラー（例外）を処理するための構文です。プログラムの実行中にエラーが発生すると、通常そのエラーによってプログラムが停止してしまいますが、try-except文を使用すると、エラーを捕捉して、プログラムの実行を続けることができます。

tryブロック内にエラーが発生する可能性のあるコードを記述し、そのエラーに対応する処理をexceptブロックで記述します。この方法を使うことで、プログラムの中で発生する可能性のあるエラーに対して、適切に対処することができ、エラーによるプログラムの中断を防ぐことができます。

基本的な構文

 

try:
    # エラーが発生する可能性のあるコード
    x = 10 / 0  # ここでZeroDivisionErrorが発生
except ZeroDivisionError:
    # エラーが発生した場合の処理
    print("ゼロで割り算はできません。")

このコードでは、tryブロック内でゼロ除算（10 / 0）を行っていますが、ゼロ除算が発生するため、exceptブロックが実行され、エラーメッセージが表示されます。

なぜtry-except文が必要か？

プログラムは、必ずしも予期した通りに動作するわけではなく、ユーザーの入力ミスや外部環境の影響などにより、エラーが発生することがあります。もしエラーが発生した際にプログラムがそのまま停止してしまうと、ユーザーに不便をかけたり、プログラムの信頼性が低くなる原因となります。

例えば、ユーザーから入力を受け取る場合、無効な値を入力されたときにエラーが発生することがありますが、try-except文を使用することで、そのエラーを捕捉して、適切なエラーメッセージを表示したり、再入力を促したりすることができます。

例外が発生した場合の動作

• エラー発生時：tryブロック内でエラーが発生すると、そのエラーに関連するexceptブロックに処理が移ります。もしエラーが発生しなければ、exceptブロックは実行されません。

• エラーが発生しない場合：tryブロック内の処理が問題なく実行されれば、exceptブロックはスキップされ、プログラムは通常通り続行します。

例外の種類（ZeroDivisionError, ValueError など）

Pythonには多くの異なる種類の例外があります。それぞれの例外は特定のエラー条件に対応しており、エラーの発生時にそれに適切に対応することができます。以下に、いくつかの代表的な例外を紹介し、実際のコードを交えて説明します。

例外のコード例

 

try:
    num = int(input("整数を入力してください: "))  # 文字列を整数に変換しようとしてValueErrorが発生
    result = 10 / num  # ゼロ除算が発生する可能性あり
except ValueError:
    print("無効な入力です。整数を入力してください。")
except ZeroDivisionError:
    print("ゼロで割り算はできません。")
except IndexError:
    print("リストのインデックスが範囲外です。")
except KeyError:
    print("辞書に存在しないキーが使われました。")
except Exception as e:
    print(f"予期しないエラーが発生しました: {e}")

このコードでは、以下のようなエラーに対応しています：

• ValueError：int()関数に無効な値（例えば、文字列）を渡したときに発生します。たとえば、「abc」を整数に変換しようとすると、ValueErrorが発生します。

• ZeroDivisionError：0で割り算をしようとした場合に発生します。

• IndexError：リストのインデックスが範囲外の場合に発生します。例えば、リストに5つの要素しかないのに、list[10]のように範囲外のインデックスを指定すると発生します。

• KeyError：辞書に存在しないキーを使った場合に発生します。例えば、dict['missing_key']のように、存在しないキーを使うと発生します。

• Exception：予期しないエラーが発生した場合の最終的なキャッチ-allエラーです。Exceptionを使って、上記のエラー以外の問題にも対応できます。

代表的な例外の種類

以下はPythonの代表的な例外の種類と、それぞれが発生する条件です。

例外の種類の利用方法

特定の例外に対して処理を行いたい場合、exceptブロックでその例外を指定することができます。また、複数の例外に対応する場合は、複数のexceptブロックを用意することもできます。どの例外を捕捉するかは、プログラムのニーズに応じて選ぶことが重要です。

例外を発生させる（raise）

Pythonでは、意図的に例外を発生させるためにraise文を使用します。raiseを使うと、特定の条件下でエラーを発生させ、エラー処理を行うことができます。これにより、ユーザーや他の部分にエラーを通知することができます。

raiseの基本的な使い方

raiseは、指定した例外を発生させるために使います。例えば、特定の条件が満たされた場合にエラーを発生させることで、そのエラーを捕捉して適切に処理することができます。

 

def check_age(age):
    if age < 0:
        raise ValueError("年齢は0以上でなければなりません。")
    return age

try:
    check_age(-5)  # -5を渡すとValueErrorが発生
except ValueError as e:
    print(f"エラー: {e}")

この例では、check_age関数で年齢が負の値の場合にValueErrorを発生させ、try-except文でそのエラーを捕捉しています。

raiseを使ったカスタムエラーの発生

raiseを使用することで、Pythonの組み込み例外だけでなく、ユーザー定義の例外（カスタムエラー）を発生させることもできます。独自のエラーメッセージや条件を使って、より具体的なエラー処理を行うことができます。

 

class NegativeAgeError(Exception):
    """年齢が負である場合のカスタム例外"""
    pass

def check_age(age):
    if age < 0:
        raise NegativeAgeError("年齢は負の値であってはいけません。")
    return age

try:
    check_age(-10)
except NegativeAgeError as e:
    print(f"エラー: {e}")

この例では、NegativeAgeErrorというカスタム例外を定義し、年齢が負の値である場合にこの例外を発生させています。try-except文で捕捉し、エラーメッセージを表示しています。

raiseの再発生

raiseは、exceptブロック内で再度例外を発生させるためにも使用できます。これにより、捕捉した例外を他の処理に渡したり、ログを記録した後で再度エラーを発生させたりすることができます。

 

def process_data(data):
    if not data:
        raise ValueError("データが空です。")
    # データの処理
    print("データ処理中...")

try:
    process_data([])
except ValueError as e:
    print(f"エラーが発生しました: {e}")
    raise  # 再度例外を発生させる

この例では、ValueErrorが発生した後にそのエラーを再度発生させ、上位の処理に通知しています。再発生させることで、エラーがどこで発生したかを追跡しやすくすることができます。

raiseを使用するシナリオ

• 入力検証：関数の入力値が無効な場合に、エラーを発生させて処理を中止する。

• ビジネスロジックの検証：アプリケーションのビジネスルールに違反する場合にエラーを発生させ、処理を中断する。

• カスタムエラー：特定の条件下でカスタムエラーメッセージを提供したい場合に、独自の例外を発生させる。

raiseを使うことで、プログラムの流れを制御し、エラーの発生を意図的に管理できるため、予期しない状況に対する適切な対応が可能になります。

finallyブロックの活用

finallyブロックは、try-except文の一部として使用され、例外が発生してもしなくても、必ず実行されるコードを記述するためのものです。主にリソースの解放やクリーンアップ処理を行うために使われます。finallyブロック内のコードは、エラーが発生した場合でも、エラーが発生しなかった場合でも必ず実行されるため、重要な後処理に適しています。

 

try:
    # エラーが発生する可能性があるコード
    x = 10 / 2  # ここではエラーが発生しません
except ZeroDivisionError:
    # ゼロ除算エラーが発生した場合の処理
    print("ゼロで割り算はできません。")
finally:
    # エラーが発生したかどうかに関わらず必ず実行される処理
    print("この部分は必ず実行されます。")

このコードでは、tryブロック内でエラーが発生しなかった場合でも、finallyブロック内のコードは必ず実行されます。

finallyブロックの利用シーン

finallyブロックは、主に次のようなシーンで使われます：

1. リソースの解放：ファイルやネットワーク接続などのリソースを開いたり、外部サービスを呼び出したりする場合、それらのリソースを確実に閉じる必要があります。finallyを使うことで、エラーが発生してもリソースの解放を確実に行えます。

2. クリーンアップ処理：エラーが発生した場合でも、プログラムの後処理を行う必要があるときに使用します。例えば、一時ファイルの削除や接続の切断など、必ず行わなければならない処理をfinallyで確実に行います。

例：ファイルのクローズ処理

ファイルを開いた後、その処理が終了したら必ずファイルを閉じる必要があります。finallyを使うことで、エラーが発生してもファイルを閉じる処理を確実に実行できます。

 

try:
    file = open("example.txt", "r")
    content = file.read()
    print(content)
except FileNotFoundError:
    print("ファイルが見つかりません。")
finally:
    # ファイルが開かれた場合でも、必ず閉じる
    try:
        file.close()
        print("ファイルを閉じました。")
    except NameError:
        # ファイルが開かれていない場合にエラーを避ける
        print("ファイルを閉じる必要はありません。")

この例では、ファイルを開いた後、処理を行い、最後にfinallyブロックで必ずファイルを閉じます。もしファイルが見つからない場合でも、finallyブロック内の処理は確実に実行されます。

finallyとreturnの関係

finallyブロックは、tryまたはexceptブロック内でreturn文が実行されても、必ず実行されます。ただし、finallyブロック内でreturn文が実行されると、その返り値が最終的に返されます。これは少し注意が必要です。

 

def example():
    try:
        return "tryブロック"
    except Exception:
        return "exceptブロック"
    finally:
        return "finallyブロック"

result = example()
print(result)  # "finallyブロック"が表示されます

この場合、tryブロックでreturnが実行されても、最終的にfinallyブロック内のreturnが返されます。

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finallyブロックの利点

• 確実な後処理：例外が発生しても発生しなくても、必ず実行されるため、リソースの解放や必要な後処理を漏れなく実行できます。

• リソース管理：ファイルやネットワーク接続、データベース接続などを開いた場合、finallyブロックを使って確実に閉じることができます。

• エラーの有無に関わらず：エラーが発生しても、またエラーが発生しなくても、必ず指定した処理を実行したい場合に利用します。

finallyブロックを適切に使うことで、プログラムがより堅牢になり、リソース管理が適切に行われます。

 

 

 

以上、例外処理についての説明でした。次の章では、ファイル操作について学びます。