2.14. 내용정리: 14일차

예외 처리 (Exception Handling)

파이썬에서 예외(Exception)가 발생하는 경우는 대표적으로 두 가지 경우로 나뉜다.

외부적인 문제
- 프로그램 외적인 부분에서 문제가 발생하는 경우
  - 코드에 오타를 입력해서 구문 오류가 발생하는 경우
  - 파일 입출력을 하는 도중 문제가 발생하는 경우
내부적인 문제
- 프로그램 내부에서 논리적으로 문제가 발생하는 경우
  - 즉, 프로그램 상에서 어떤 처리 과정 중 오류가 발생하는 경우
  - 알고리즘상의 논리적인 문제점이 발생하는 경우

그리고 이를 구조적인 예외로 범주를 정해 나눠보면 다음과 같다.

하드웨어 예외 (Hardware Exception)
- 주로 외부적인 문제에 해당하는 경우이다.
- 하드웨어에서 인식하고 알려주는 예외를 의미한다.
- 즉, 예외상황이 발생했음을 알리는 주체가 하드웨어라는 의미이다.
소프트웨어 예외 (Software Exception)
- 주로 내부적인 문제에 해당하는 경우이다.
- 소프트웨어는 우리가 작성한 프로그램과 운영체제(OS)까지 포함된다.
- 즉, 소프트웨어 예외라는 것은 프로그래머가 직접 정의할 수 있는 예외이다.

정리하자면, 하드웨어 예외는 이미 결정된 사안이지만, 소프트웨어 예외는 직접 결정해야 한다는 차이점이 있다.

예외(Exception)와 에러(Error; 오류)의 차이점

프로그램 실행 시 발생하는 문제점 대부분은 예외이다.
처리 불가능한 문제가 발생하면 프로그램은 종료하게 되는데, 이러한 문제를 오류라고 한다.
따라서 외부적인 요소에 의한 문제점이든 내부적인 요소에 의한 문제점이든 구조적 예외처리 기법의 관점에서 보면 대부분 해결이 가능해야 한다.
즉, 프로그램 실행 시 예측 가능한 대부분의 문제점을 예외로 간주한다.

정리하자면, "오류"는 프로그램 코드를 통해 자체적으로 처리 할 수없는 심각한 조건이고, "예외"는 프로그램의 코드를 통해 처리 할 수있는 예외적인 상황이다.

예외가 발생하는 상황

아래의 예시는 사용자로부터 두 수를 입력 받아서 나눗셈 연산을 하는 코드이다.

x = input('첫번째 수를 입력하세요:')
y = input('두번째 수를 입력하세요:')
z = x / y
print(f'{x} / {y} = {z}')

그럼 아래와 같은 에러 메시지가 출력된다.

TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

input 함수는 사용자로부터 입력받은 값을 str 타입으로 반환해주는 함수이다.
위의 코드를 보면 문자열과 문자열끼리 나눗셈 연산을 한다.
문자열과 문자열끼리의 나눗셈을 연산하는 것은 논리적으로 불가능하다.

그래서 아래와 같이 코드를 수정했다.

x = input('첫번째 수를 입력하세요:')
y = input('두번째 수를 입력하세요:')
z = int(x) / int(y)
print(f'{x} / {y} = {z}')

그런데 여기서 분모값인 y 가 0 이 된다면 다음과 같은 에러 메시지가 출력된다.

첫번째 수를 입력하세요:1
두번째 수를 입력하세요:0
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 3, in <module>
    z = int(x) / int(y)
ZeroDivisionError: division by zero

어떠한 수를 0 으로 나누는 것은 논리적으로 불가능하다.
따라서 위의 코드를 실행해보면 ZeroDivisionError 라는 에러 메시지가 출력된다.

이번에는 0 을 나눌 수 없도록 다음과 같이 수정했다.

x = input('첫번째 수를 입력하세요:')
x = int(x)

y = input('두번째 수를 입력하세요:')
y = int(y)

# 'y'가 '0'이면 '1'을 대입시킨다.
if y == 0:
    y = 1

z = x / y
print(f'{x} / {y} = {z}')

위의 코드는 무려 두번에 걸쳐 코드를 수정했기에, 분명 문제가 없기 때문에 잘 동작해야 한다.
그러나, 사용자가 실수로 숫자가 아니라 이상한 문자를 입력한다면 다음과 같은 에러가 발생한다.

첫번째 수를 입력하세요:a
두번째 수를 입력하세요:b
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 3, in <module>
    z = int(x) / int(y)
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'a'

즉, 프로그래머가 의도치 않은 결과가 발생하는, 이른바 버그(bug) 가 발생하는 것을 알 수 있다.
또한, 수많은 예외적인 상황들을 전부 if-else 문으로 해결할 수가 없다.
왜냐하면 프로그래머가 모든 예외적인 상황들을 예측 하기에는 분명 한계가 있기 때문이다.
뿐만 아니라, if-else 문으로 모든 예외 상황을 처리하려고 하면 그만큼 코드의 양도 방대해진다.

try-except-finally 문

try-except 구문은 이러한 문제점을 해결해주는 문법적인 요소이다.
사용하는 방법은 다음과 같다.

try:
    ...
except [발생 오류[as 오류 메시지 변수]]:
    ...

예시

아래의 예시는 위의 예제를 if-else 문 대신 try-except 문으로 대체한 예시이다.

x = input('첫번째 수를 입력하세요:')
y = input('두번째 수를 입력하세요:')

try:
    x = int(x)
    y = int(y)
    z = x / y

except ZeroDivisionError as e:
    # 에러 메시지를 출력해서 확인할 수 있다.
    print(e)
    y = 1

except ValueError as e2:
    print(e2)
    print('정수를 입력해야 합니다.')
    x = 1
    y = 1

print(f'{x} / {y} = {z}')

try-except 구문의 마지막에 finally 절을 추가할 수 있다.
finally 절은 try 문 수행 도중 예외 발생 여부에 상관없이 항상 수행된다.
주로 finally 절은 사용한 리소스를 close 해야 하는 상황에서 많이 사용한다.
- ex. 파일 입출력

x = input('첫번째 수를 입력하세요:')
y = input('두번째 수를 입력하세요:')

try:
    x = int(x)
    y = int(y)
    z = x / y

except ZeroDivisionError as e:
    # 에러 메시지를 출력해서 확인할 수 있다.
    print(e)
    y = 1

except ValueError as e2:
    print(e2)
    print('정수를 입력해야 합니다.')
    x = 1
    y = 1

finally:
    print(f'{x} / {y} = {z}')

오류를 명시하지 않고 단순히 try-except 구문만 사용하는 경우, 오류의 종류와는 상관없이 오류가 발생하면 except 블록을 수행한다.

x = input('첫번째 수를 입력하세요:')
y = input('두번째 수를 입력하세요:')

try:
    x = int(x)
    y = int(y)
    z = x / y

except:
    z = 0

finally:
    print(f'{x} / {y} = {z}')

혹은 아래처럼 Exception 이라고 명시하는 경우, 위와 같은 결과를 낼 수 있다.

x = input('첫번째 수를 입력하세요:')
y = input('두번째 수를 입력하세요:')

try:
    x = int(x)
    y = int(y)
    z = x / y

except Exception as e:
    print(e)
    z = 0

finally:
    print(f'{x} / {y} = {z}')

아래처럼 pass 키워드를 사용해 단순히 오류를 회피하기 위한 목적으로도 사용할 수 있다.

x = input('첫번째 수를 입력하세요:')
y = input('두번째 수를 입력하세요:')

try:
    x = int(x)
    y = int(y)
    z = x / y

except:
    pass

파일 입출력의 경우

파일 입출력을 하는 경우, 프로그램에서 처리해야 하는 파일의 위치가 해당 디렉터리에 존재하지 않거나 용량이 꽉차서 파일을 생성할 수 없는 경우가 대표적이다.
이런 외부적인 요인으로 예외가 발생하는 경우에 try-except 구문을 통해 해결할 수 있다.

file = None

try:
    file = open('test.txt')
    lines = file.readlines()
    for line in lines:
        print(line)

except FileNotFoundError as e:
    print(e)
    print('해당 파일이 존재하지 않습니다.')

finally:
    # 예외와는 상관없이 필수적으로 해줘야 하는 작업을 'finally' 절에서 해준다.
    if file:
        file.close()

예외 발생시키기

assert

assert 키워드는 뒤의 조건이 True가 아니면 AssertError 를 발생시키는 키워드이다.
사용하는 방법은 assert <조건식>, <에러 메시지(생략하면 아무런 메시지도 출력되지 않는다.)> 와 같이 사용한다.

예시

아래의 코드를 실행하면 다음과 같은 결과를 확인할 수 있다.

a = 3
assert a == 2

결과

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 2, in <module>
    assert a == 2
AssertionError

예외가 발생할 경우, 예외 메시지를 출력하도록 할 수 있다.

a = 3
assert a == 2, "'a'의 값이 2가 아닙니다."

결과

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 2, in <module>
    assert a == 2, "'a'의 값이 2가 아닙니다."
AssertionError: 'a'의 값이 2가 아닙니다.

`assert` 키워드를 사용하는 이유

assert 키워드는 개발자가 프로그램을 만드는 과정에 관여한다.
원하는 조건의 변수 값을 보증받을 때까지 assert 키워드로 테스트 할 수 있다.
- 즉, 코드를 테스트 하는 용도로 많이 사용된다.
이는 단순히 에러를 찾는것이 아니라 값을 보증하기 위해 사용된다.
예를 들어, 어떤 함수는 성능을 높이기 위해 반드시 정수만을 입력받아 처리하도록 만들 수 있다고 하자.
이런 함수를 만들기 위해서는 반드시 함수에 정수만 들어오는지 확인할 필요가 있다.
이를 위해 if 문을 사용할 수도 있고 앞서 살펴본 try-except 구문을 사용할 수도 있지만, assert 키워드로 가정 설정문을 사용하는 방법도 있다.
이처럼 실수를 가정해 값을 보증하는 방식으로 코딩 하기 때문에 이를 방어적 프로그래밍이라 부른다.

raise

raise 키워드는 assert 키워드와는 달리, 무조건 예외를 발생시키는 키워드이다.
사용하는 방법은 raise <예외 종류(생략 가능)> 와 같이 사용한다.

예시

아래의 코드를 실행하면 무조건 예외가 발생한다.

def f(x):
    raise

f(10)

결과

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 4, in <module>
    f(10)
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 2, in f
    raise
RuntimeError: No active exception to reraise

assert 키워드와 마찬가지로 예외가 발생할 때 예외의 종류를 직접 정할 수 있다.
단, 발생시킬 예외는 Exception 객체를 상속받은 예외여야만 한다.

def f(x):
    raise ValueError

f(10)

결과

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 4, in <module>
    f(10)
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 2, in f
    raise ValueError
ValueError

assert 키워드처럼 메시지가 같이 출력되도록 하고 싶은 경우에는 다음과 같이 작성한다.

def f(x):
    raise Exception('예외 발생')

f(10)

결과

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 4, in <module>
    f(10)
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 2, in f
    raise Exception('예외 발생')
Exception: 예외 발생

예외 만들기

앞서 raise 키워드에서 살펴보았듯, 예외를 발생시키는 경우, 예외의 종류를 지정할 수 있다고 서술했다.
기존에 정의된 예외뿐만 아니라 자신이 직접 예외 객체를 만들어서 정의할 수 있다.
예외 객체를 만들기 위해서는 BaseException 이라는 클래스를 상속받은 객체여야만 한다.

# 'BaseException' 클래스를 상속받은 예외 클래스 'MyException' 정의
class MyException(BaseException):
    pass

def f(x):
    # 정의한 예외 발생시키기
    raise MyException('예외 발생')

f(10)

결과

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 7, in <module>
    f(10)
  File "C:/Users/iamjjintta/test.py", line 5, in f
    raise MyException('예외 발생')
MyException: 예외 발생

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예외 처리 (Exception Handling)

예외(Exception)와 에러(Error; 오류)의 차이점

예외가 발생하는 상황

try-except-finally 문

예시

파일 입출력의 경우

예외 발생시키기

assert

예시

`assert` 키워드를 사용하는 이유

raise

예시

예외 만들기

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