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Pythonの例外とスローの完全ガイド！初心者が学ぶ10の重要ポイント

Pythonの例外とスローについて解説する記事のイメージ Python
2023.07.15
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この記事では、プログラムの基礎知識を前提に話を進めています。

説明のためのコードや、サンプルコードもありますので、もちろん初心者でも理解できるように表現してあります。

本記事のサンプルコードを活用して機能追加、目的を達成できるように作ってありますので、是非ご活用ください。

※この記事は、一般的にプロフェッショナルの指標とされる『実務経験10,000時間以上』を満たす現役のプログラマチームによって監修されています。

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はじめに

皆さん、こんにちは。

今回の記事では、Pythonの例外とスローについて、初心者でも理解できるように10の重要ポイントを詳しく解説します。

プログラミングを学び始めると、たくさんのエラーに直面しますが、Pythonの例外処理を理解することで、これらのエラーに対応する力を身につけることができます。

●Pythonとは

Pythonは、1991年にグイド・ヴァンロッサムによって開発された高級プログラミング言語です。

初心者から経験豊富なプロフェッショナルまで、幅広いユーザーに愛されており、その理由はそのシンプルさと可読性にあります。

また、PythonはAIやデータサイエンスの分野でも非常によく使われています。

●Pythonの例外とは

Pythonでは、エラーは例外として扱われます。

例外とは、プログラムの実行中に何らかのエラーが発生したときに、そのエラー情報を持ったオブジェクトのことを言います。

○例外の基本

例外はエラーが発生した時に、Pythonのランタイムシステムによって自動的に生成されます。

そして、それを補足して適切に処理しないと、プログラムはクラッシュします。

○例外の種類

Pythonには多くの組み込み例外があります。

その一部を挙げると、TypeError（型エラー）、NameError（名前エラー）、ZeroDivisionError（ゼロ除算エラー）などがあります。

これらはPythonのランタイムシステムが自動的に生成します。

●Pythonで例外をスローする方法

例外を自分で発生させる、つまりスローする方法もあります。

これは特定の条件が満たされなかった時や、開発者が意図的にエラーを発生させたい時に使用します。

○例外のスローの基本

例外をスローするには、raise文を使用します。

この文は次のように動作します。

「raise」の後ろに例外名を書き、その後にオプションでエラーメッセージを書きます。

○具体的な例外スローのコード

それでは具体的なコードを見てみましょう。

次のコードでは、もし数値が0以下だったらValueErrorをスローします。

def check_positive(value):
    if value <= 0:
        raise ValueError('数値は0より大きくなければなりません')

この関数を実行すると、例えばcheck_positive(-1)というように、負の数値を渡すとValueErrorが発生し、’数値は0より大きくなければなりません’というエラーメッセージが表示されます。

●Pythonで例外をキャッチする方法

それでは、例外が発生したときに、それをどのようにキャッチ（捕捉）するのかを見ていきましょう。

例外をキャッチするとは、例外が発生したときにそれを補足し、適切に処理することを意味します。

○例外のキャッチの基本

例外をキャッチするにはtry/except文を使用します。

この文は次のように動作します。「try」のブロック内のコードを実行し、もし例外が発生したら、「except」のブロック内のコードを実行します。

○具体的な例外キャッチのコード

それでは具体的なコードを見てみましょう。

次のコードでは、check_positive関数を呼び出し、もしValueErrorが発生したら、それをキャッチして適切なメッセージを表示します。

try:
    check_positive(-1)
except ValueError as e:
    print(f'エラーが発生しました: {e}')

このコードを実行すると、「エラーが発生しました: 数値は0より大きくなければなりません」と表示されます。

●例外処理のベストプラクティス

例外処理においては、いくつかのベストプラクティスがあります。

これらを理解し、適切に使用することで、より安全で効率的なコードを書くことができます。

○エラーメッセージの適切な利用

例外がスローされるときには、適切なエラーメッセージを付けることが重要です。

これにより、どのようなエラーが発生したのか、なぜ発生したのかを理解するのに役立ちます。

○特定の例外のみをキャッチする

すべての例外を一律にキャッチするのではなく、特定の例外のみをキャッチすることが推奨されます。

これにより、予期しない例外がスローされた場合には、それが明示的に通知され、適切な対処ができます。

○finally句の活用

try/except文には、finally句というものを追加することができます。

このfinally句のブロック内のコードは、例外が発生しようとしなかろうと、必ず最後に実行されます。

このfinally句は、例えばファイルのクローズ処理や、リソースの解放処理など、必ず実行しなければならない処理を書くのに便利です。

●注意点と対処法

例外処理には注意点があります。

適切に例外を使用するためには、それらの注意点を理解し、対処することが重要です。

例えば、適切なエラーメッセージを使用する、特定の例外だけをキャッチする、エラーが発生した場合に適切な対応をする、などが挙げられます。

●例外処理の応用例

それでは、例外処理の応用例をいくつか見てみましょう。

○例外処理を活用したコードの最適化

例外処理を活用することで、コードのロジックをより明確にし、コードの最適化を進めることができます。

例えば、ある関数が特定の条件を満たさない場合に例外をスローすることで、その後のコードはその条件が満たされていると仮定して書くことができ、コードの可読性が向上します。

○例外処理を使ったロギングの実装

例外処理はロギングにも利用できます。

例外が発生したときに、その情報をログに記録することで、後からエラーの原因を解析するのに役立ちます。

以上、Pythonの例外とスローについて初心者向けに解説しました。

これを通じて、Pythonのエラーハンドリングの基礎について理解を深め、あなたのコーディングスキルが一段と向上することを願っています。

まとめ

今回はPythonの例外とスローについて、初心者でも理解できるように詳しく解説しました。

この記事を読むことで、Pythonでエラーハンドリングをどのように行うのか、例外をどのようにスロー・キャッチするのか、そして例外処理のベストプラクティスとは何か、といった知識を身につけることができるはずです。

これらの知識を活用し、あなたのPythonスキルを一段と高めてください。