Python学习--traceback 模块详解

import tracebackdef basic_traceback():    """traceback 的基本用法"""    def func_c():        return 1 / 0    def func_b():        return func_c()    def func_a():        return func_b()    try:        func_a()    except Exception:        print("=== 使用 traceback.print_exc() ===")        traceback.print_exc()        print("\n=== 使用 traceback.print_exception() ===")        traceback.print_exception(*sys.exc_info())basic_traceback()

import tracebackdef get_exception_string():    """获取异常信息的字符串形式"""    def faulty_function():        return int("abc")    try:        faulty_function()    except Exception:        # 获取完整的异常信息字符串        error_string = traceback.format_exc()        print("=== 异常信息字符串 ===")        print(error_string)        # 也可以分别获取        exc_type, exc_value, exc_tb = sys.exc_info()        # 格式化异常类型和值        tb_lines = traceback.format_exception(exc_type, exc_value, exc_tb)        print("=== 格式化的异常列表 ===")        for line in tb_lines:            print(line, end='')get_exception_string()

import tracebackdef print_functions():    """print_* 系列函数"""    def level3():        raise ValueError("深层错误")    def level2():        level3()    def level1():        level2()    try:        level1()    except ValueError:        print("=== print_exc() ===")        traceback.print_exc()        print("\n=== print_exc(limit=1) - 只显示一层 ===")        traceback.print_exc(limit=1)        print("\n=== print_exc(chain=False) - 不显示异常链 ===")        traceback.print_exc(chain=False)        print("\n=== print_exception() ===")        traceback.print_exception(*sys.exc_info())print_functions()

import tracebackdef format_functions():    """format_* 系列函数"""    def recursive_func(n):        if n <= 0:            raise RecursionError("递归深度超限")        return recursive_func(n - 1)    try:        recursive_func(5)    except RecursionError:        # format_exc() - 返回字符串        error_str = traceback.format_exc()        print("=== format_exc() ===")        print(error_str[:200] + "...")        # format_exception() - 返回字符串列表        exc_type, exc_value, exc_tb = sys.exc_info()        error_lines = traceback.format_exception(exc_type, exc_value, exc_tb)        print(f"\n=== format_exception() 返回 {len(error_lines)} 行 ===")        for i, line in enumerate(error_lines[:3]):            print(f"{i+1}: {line[:50]}...")format_functions()

import tracebackdef extract_functions():    """extract_* 系列函数 - 提取堆栈帧信息"""    def inner():        return 1 / 0    def middle():        return inner()    def outer():        return middle()    try:        outer()    except ZeroDivisionError:        exc_type, exc_value, exc_tb = sys.exc_info()        # extract_tb() - 提取回溯信息        tb_list = traceback.extract_tb(exc_tb)        print("=== extract_tb() 结果 ===")        for frame in tb_list:            print(f"文件: {frame.filename}")            print(f"行号: {frame.lineno}")            print(f"函数: {frame.name}")            print(f"代码: {frame.line}")            print("-" * 40)        # extract_stack() - 提取当前堆栈        stack = traceback.extract_stack()        print("\n=== extract_stack() 结果 ===")        for frame in stack[-3:]:  # 只显示最后3层            print(f"{frame.filename}:{frame.lineno} in {frame.name}")extract_functions()

import tracebackdef custom_stack_info():    """自定义堆栈信息"""    class CustomException(Exception):        pass    def business_logic():        raise CustomException("业务逻辑错误")    def data_processing():        business_logic()    try:        data_processing()    except CustomException as e:        exc_type, exc_value, exc_tb = sys.exc_info()        # 获取原始堆栈        tb_list = traceback.extract_tb(exc_tb)        print("=== 原始堆栈 ===")        for frame in tb_list:            print(f"  {frame.filename}:{frame.lineno} in {frame.name}")        # 添加自定义信息        custom_info = [            "自定义错误信息:",            f"  用户ID: 12345",            f"  操作时间: 2024-01-01 10:00:00",            f"  错误详情: {e}"        ]        print("\n=== 增强的错误信息 ===")        for line in custom_info:            print(line)        # 格式化原始堆栈        print("\n完整堆栈:")        traceback.print_tb(exc_tb)custom_stack_info()

import tracebackdef filter_stack_frames():    """过滤堆栈帧"""    def utility_function():        return 1 / 0    def business_function():        utility_function()    def api_handler():        business_function()    try:        api_handler()    except ZeroDivisionError:        exc_type, exc_value, exc_tb = sys.exc_info()        # 获取所有堆栈帧        all_frames = traceback.extract_tb(exc_tb)        print("=== 所有堆栈帧 ===")        for frame in all_frames:            print(f"  {frame.name} at {frame.filename}:{frame.lineno}")        # 过滤掉内部函数        filtered_frames = [            frame for frame in all_frames             if not frame.name.startswith('_') and 'utility' not in frame.name        ]        print("\n=== 过滤后的堆栈帧 ===")        for frame in filtered_frames:            print(f"  {frame.name} at {frame.filename}:{frame.lineno}")        # 只显示业务相关的帧        print("\n=== 业务相关堆栈 ===")        traceback.print_exception(exc_type, exc_value, exc_tb, limit=2)filter_stack_frames()

import tracebackfrom datetime import datetimedef beautify_exception():    """美化异常输出"""    class ColoredTraceback:        """彩色堆栈输出"""        COLORS = {            'red': '\033[91m',            'green': '\033[92m',            'yellow': '\033[93m',            'blue': '\033[94m',            'purple': '\033[95m',            'cyan': '\033[96m',            'reset': '\033[0m'        }        @classmethod        def format(cls, exc_type, exc_value, exc_tb):            """格式化异常信息"""            lines = []            # 添加时间戳            timestamp = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")            lines.append(f"{cls.COLORS['cyan']}[{timestamp}]{cls.COLORS['reset']}")            # 添加异常类型            lines.append(f"{cls.COLORS['red']}异常类型: {exc_type.__name__}{cls.COLORS['reset']}")            # 添加异常信息            lines.append(f"{cls.COLORS['yellow']}异常信息: {exc_value}{cls.COLORS['reset']}")            # 添加堆栈信息            lines.append(f"\n{cls.COLORS['green']}堆栈跟踪:{cls.COLORS['reset']}")            tb_list = traceback.extract_tb(exc_tb)            for i, frame in enumerate(tb_list):                lines.append(f"  {i+1}. 文件: {frame.filename}")                lines.append(f"     行号: {frame.lineno}")                lines.append(f"     函数: {frame.name}")                if frame.line:                    lines.append(f"     代码: {frame.line.strip()}")                lines.append("")            return '\n'.join(lines)    def deep_function():        return 1 / 0    def middle_function():        deep_function()    def top_function():        middle_function()    try:        top_function()    except Exception:        exc_type, exc_value, exc_tb = sys.exc_info()        print(ColoredTraceback.format(exc_type, exc_value, exc_tb))# beautify_exception()

import tracebackimport sysfrom functools import wrapsdef exception_templates():    """异常处理模板"""    # 模板1: 简单日志记录    def log_exception(func):        @wraps(func)        def wrapper(*args, **kwargs):            try:                return func(*args, **kwargs)            except Exception:                print("=" * 60)                print(f"函数 {func.__name__} 发生异常:")                traceback.print_exc()                print("=" * 60)                raise        return wrapper    # 模板2: 带返回值的异常处理    def safe_execute(default_value=None, log_error=True):        def decorator(func):            @wraps(func)            def wrapper(*args, **kwargs):                try:                    return func(*args, **kwargs)                except Exception as e:                    if log_error:                        print(f"函数 {func.__name__} 失败: {e}")                        traceback.print_exc()                    return default_value            return wrapper        return decorator    # 模板3: 重试机制    def retry_on_exception(max_retries=3, delay=1, exceptions=(Exception,)):        def decorator(func):            @wraps(func)            def wrapper(*args, **kwargs):                last_exception = None                for attempt in range(max_retries):                    try:                        return func(*args, **kwargs)                    except exceptions as e:                        last_exception = e                        print(f"尝试 {attempt + 1}/{max_retries} 失败: {e}")                        if attempt < max_retries - 1:                            import time                            time.sleep(delay)                        else:                            print(f"函数 {func.__name__} 最终失败")                            traceback.print_exception(type(e), e, e.__traceback__)                            raise            return wrapper        return decorator    # 使用示例    @log_exception    def risky_operation1():        return 1 / 0    @safe_execute(default_value="error", log_error=True)    def risky_operation2():        return int("abc")    @retry_on_exception(max_retries=3, delay=0.5, exceptions=(ValueError,))    def risky_operation3():        import random        if random.random() < 0.7:            raise ValueError("随机错误")        return "成功"    print("=== 模板1: 日志记录 ===")    try:        risky_operation1()    except ZeroDivisionError:        pass    print("\n=== 模板2: 安全执行 ===")    result = risky_operation2()    print(f"结果: {result}")    print("\n=== 模板3: 重试机制 ===")    result = risky_operation3()    print(f"结果: {result}")exception_templates()

import tracebackimport timedef performance_considerations():    """性能考虑"""    # 获取异常信息是昂贵的操作    def expensive_traceback():        try:            raise ValueError("测试错误")        except ValueError:            # 这些操作比较耗时            tb_str = traceback.format_exc()            tb_list = traceback.extract_tb(sys.exc_info()[2])            return tb_str, tb_list    # 只在需要时获取详细信息    class LazyTraceback:        """延迟获取堆栈信息"""        def __init__(self):            self._exc_type = None            self._exc_value = None            self._exc_tb = None            self._formatted = None        def capture(self):            """捕获异常信息"""            self._exc_type, self._exc_value, self._exc_tb = sys.exc_info()            return self        @property        def formatted(self):            """延迟格式化"""            if self._formatted is None and self._exc_tb:                self._formatted = traceback.format_exception(                    self._exc_type, self._exc_value, self._exc_tb                )            return self._formatted        @property        def message(self):            """快速获取错误消息"""            return str(self._exc_value) if self._exc_value else None    # 性能测试    def test_performance():        iterations = 1000        # 完整格式化        start = time.perf_counter()        for _ in range(iterations):            try:                raise ValueError("错误")            except ValueError:                tb = traceback.format_exc()        full_time = time.perf_counter() - start        # 延迟格式化        start = time.perf_counter()        for _ in range(iterations):            try:                raise ValueError("错误")            except ValueError:                lazy = LazyTraceback().capture()                msg = lazy.message  # 只获取消息        lazy_time = time.perf_counter() - start        print(f"完整格式化: {full_time:.3f}秒")        print(f"延迟格式化: {lazy_time:.3f}秒")        print(f"性能提升: {(full_time/lazy_time - 1)*100:.1f}%")    test_performance()performance_considerations()