파이썬 초보자가 접하기 쉬운 오류 메시지

by nanumi posted Jun 15, 2021
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파이썬 초보자가 접하기 쉬운 오류 메시지

출처:https://python.bakyeono.net/chapter-9-2.html

 

참고용으로 초보자가 접하기 쉬운 오류 메시지 몇 개를 해석해 두었다.

메시지 의미
SyntaxError: invalid syntax 구문 오류: 문법에 맞지 않다
IndentationError: expected an indented block 들여쓰기 오류: 들여쓰기를 해야 한다
NameError: name ‘a’ is not defined 이름 오류: 이름 ‘a’가 정의되지 않았다
TypeError: unsupported operand type(s) for +: ‘a’ and ‘b’ 유형 오류: 연산자 +가 피연자 유형 ‘a’와 ‘b’를 지원하지 않는다
TypeError: must be ‘a’, not ‘b’ 유형 오류: 유형이 ‘a’여야 하는데 ‘b’다
TypeError: ‘int’ object is not callable 유형 오류: ‘int’ 유형 객체는 호출할 수 없다
TypeError: f() takes 1 positional arguments but 2 were given 유형 오류: f() 함수는 인자 1개를 전달받는데 2개가 전달되었다
TypeError: ‘str’ object does not support item assignment 유형 오류: ‘str’ 유형 객체의 항목에 다른 값을 대입할 수 없다
ValueError: invalid literal for int() with base 10: ‘a’ 값 오류: ‘a’는 int() 함수의 10진법으로 해석할 수 없다
AttributeError: type object ‘int’ has no attribute ‘a’ 속성 오류: ‘int’ 유형 객체에는 ‘a’ 속성이 없다
ZeroDivisionError: division by zero 영 나눗셈 오류: 영(0)으로 나눌 수 없다
KeyError: ‘a’ 키 오류: (매핑 컬렉션에) ‘a’ 키가 없다

표 9-2 초보자가 접하기 쉬운 오류 메시지

함수 호출 역추적

함수 호출이 여러 단계에 걸쳐 연쇄적으로 일어난 경우, 오류 메시지는 그 호출 과정을 모두 알려준다. 그 중간과정을 모두 출력하면 오류 메시지가 매우 길어지기도 한다.

오류 메시지에 함수 호출 과정이 포함되어야 하는 이유는 무엇일까? 어떤 코드가 함수를 호출했는데, 호출된 함수 속에서 오류가 발생했다고 하자. 그러면 수정해야 할 것은 호출된 함수일까, 함수를 호출한 코드일까? 컴퓨터는 둘 중 무엇이 문제인지 판단할 수 없다. 간단한 예를 들어 보자.

코드 9-7 함수 연쇄 호출 속의 오류(debug_2.py)

def a(x):
    return 8 / x      # x가 0인 경우 오류 발생

def b(y):
    return a(y - 1)   # y가 1인 경우 오류 발생

def c(z):
    return b(z - 2)   # z가 3인 경우 오류 발생

c(3)

위 코드의 함수 a()는 0을 입력받았을 때 0으로 나누는 오류를 일으킨다. 그리고 함수 b()는 a()를 호출함으로써 오류를 일으킬 가능성이 있고, 이는 b()를 호출하는 함수 c()도 마찬가지다. 결국 마지막 행에서 c(3)을 실행함으로써 오류가 발생하고 만다. 그렇다면 이 프로그램에서 오류를 일으키는 원인 코드는 무엇일까? 그것은 프로그램의 요구조건과 맥락에 따라 프로그래머가 스스로 판단해야 할 문제다. 그래서 오류 메시지는 함수 연쇄 호출 과정을 프로그래머에게 모두 알려준다.

실행 결과:

Traceback (most recent call last):
  File "debug_2.py", line 10, in <module>
    c(3)
  File "debug_2.py", line 8, in c
    return b(z - 2)   # z가 3인 경우 오류 발생
  File "debug_2.py", line 5, in b
    return a(y - 1)   # y가 1인 경우 오류 발생
  File "debug_2.py", line 2, in a
    return 8 / x      # x가 0인 경우 오류 발생
ZeroDivisionError: division by zero

두 번째 행부터 마지막 행 전 까지의 메시지는 호출된 함수를 역추적하여 출력한 것이다. 가장 먼저 실행된 c(3) 코드부터 연쇄적으로 호출된 c()b()a() 함수의 문제가 되는 부분이 각각 출력되었다. 자세히 살펴보고 오류 메시지의 의미를 완전히 이해하는 연습을 하자.

오류 메시지가 길고 복잡한 것은 대개 함수 호출 역추적 정보탓이다. 컴퓨터의 입장에서는 오류 수정에 꼭 필요한 내용만을 간결하게 보고한 것이다. 역추적 정보를 따라 오류가 발생한 지점을 추적해 어디를 고쳐야할지 찾는 실력을 갖추자.

연습문제

연습문제 9-1 오류 메시지로 오류 알아내기

다음은 중앙값(값들을 크기순으로 정렬했을 때 가운데 위치하는 값)을 구하는 프로그램이다.

def median(data):
    """데이터의 중앙값을 반환한다."""
    sorted_data = sorted(data)
    median_value = sorted_data[len(sorted_data) / 2]
    return median_value

print(median([10, 9, 4, 1, 5, 7]))

이 프로그램을 실행하면 다음과 같은 오류가 발생한다.

Traceback (most recent call last):
  File "exercise_9_1.py", line 7, in <module>
    print(median([10, 9, 4, 1, 5, 7]))
  File "exercise_9_1.py", line 4, in median
    median_value = sorted_data[len(sorted_data) / 2]
TypeError: list indices must be integers or slices, not float

이 오류 메시지를 읽고 문제점을 지적한 후, 올바르게 수정해 보아라.

9.2.3 로그

그리스 신화의 영웅 테세우스는 다이달로스의 미궁을 헤쳐나갈 때 실타래를 이용해 지나온 길을 표시했다고 한다. 프로그램의 실행 흐름이라는 미궁을 헤쳐나갈 때도 실타래가 있다면 좋을 것이다. 프로그램을 실행하는 도중에 화면, 파일, 데이터베이스 등의 장소에 중간 기록을 남겨 두면 프로그램의 흐름과 상태를 파악하기 좋다. 이런 실행 기록을 로그(log)라고 한다.

오류 메시지도 로그의 일종이다. 오류 메시지는 오류가 발생했을 때만 기록된다. 하지만 오류가 났을 때만 로그를 남기라는 법은 없다. 프로그래머가 필요하다고 판단하면, 언제든 어떤 내용이든 로그로 남길 수 있다. 변수에 어떤 값이 대입되어 있었는지, 사용자가 입력한 값은 무엇인지, 시간은 언제였는지 등 디버그에 도움되는 다양한 정보를 기록할 수 있다.

오류 메시지는 자동으로 출력되지만, 로그 출력은 여러분이 프로그램 속에서 직접 지시해야 한다. 로그를 남기는 가장 간단한 방법은 print() 함수로 추적할 내용을 출력하는 것이다. 다음은 코드 9-7의 프로그램에 로그 출력을 추가한 것이다.

코드 9-8 함수 연쇄 호출 속의 오류(debug_3.py)

print('프로그램 실행됨')

def a(x):
    print('함수 호출됨: a()  <= ', x)
    return 8 / x      # x가 0인 경우 오류 발생

def b(y):
    print('함수 호출됨: b()  <= ', y)
    return a(y - 1)   # y가 1인 경우 오류 발생

def c(z):
    print('함수 호출됨: c()  <= ', z)
    return b(z - 2)   # z가 3인 경우 오류 발생

print('명령 실행: c(3)')
c(3)

print('프로그램 종료됨')

프로그램의 시작과 종료, 함수 호출, 명령 실행 등 다양한 시점에 필요한 정보(프로그램 진행상황, 함수에 전달된 인자 등)를 출력했다. 이 프로그램을 실행하면 오류 메시지와 별도로 프로그램 실행 과정이 출력된다.

프로그램 실행됨
명령 실행: c(3)
함수 호출됨: c()  <=  3
함수 호출됨: b()  <=  1
함수 호출됨: a()  <=  0
Traceback (most recent call last):
  File "debug_3.py", line 16, in <module>
    c(3)
  File "debug_3.py", line 13, in c
    return b(z - 2)   # z가 3인 경우 오류 발생
  File "debug_3.py", line 9, in b
    return a(y - 1)   # y가 1인 경우 오류 발생
  File "debug_3.py", line 5, in a
    return 8 / x      # x가 0인 경우 오류 발생
ZeroDivisionError: division by zero

로그를 보면 함수가 호출된 과정과 데이터를 파악할 수 있다. 함수 a()에 0이 입력되었다는 것도 분명히 확인할 수 있다. 이 예는 간단해서 오류 메시지 만으로도 오류를 잡을 수 있었다. 하지만 프로그램이 복잡하게 뒤엉켜서 흐름을 파악하기 힘들 때, 특정한 상태에서만 오류가 발생할 때, 논리 오류가 발생해 오류 메시지의 도움을 받을 수 없을 때는 로그가 큰 도움이 된다.

더 알아보기

print()를 이용해 로그를 기록하는 간단한 방법을 알아보았다. 전문적으로 상업용 제품을 개발할 때는 로그를 남길 때 기록 시각, 중요도, 담당자, 기록 매체 등 여러 가지 사항을 고려해야 한다. 더 알고 싶다면 『파이썬을 여행하는 히치하이커를 위한 안내서』(케네스 레이츠·타냐 슐로서 저, 김은지 역, 인사이트)를 참고하면 좋겠다.

9.2.4 테스트

테스트(test)란 프로그램의 실행 조건을 통제하며 다양한 실험을 해 보고 오류를 찾는 활동이다. 오류가 가끔씩만 발생할 때, 정확히 어떤 조건에서 그런 것인지 테스트해야 한다. 오류 메시지의 도움을 받을 수 없는 논리 오류를 파악할 때도 이 방법이 필요하다.

단위 테스트

프로그램 전체를 실행하여 오류를 파악하기란 쉽지 않다. 프로그램은 여러 데이터와 함수가 복잡한 구조 속에서 유기적으로 동작하기 때문이다. 오류가 있다는 것은 알아도 그 오류가 어디서 왜 발생하는지 알기는 무척 어려울 것이다. 프로그램 전체를 실행하는 시간과 노력도 큰 비용이다.

여기서도 문제를 나누어 해결하는 방법이 빛을 발한다. 프로그램은 여러 함수로 이루어져 있다. 프로그램을 구성하는 모든 함수가 올바르게 동작하다면, 전체 프로그램도 올바르게 동작할 것이다. 그러므로 전체 프로그램 대신 개별 함수의 동작만 잘 확인하면 된다. 함수의 동작은 전달된 인자에 달려 있으므로, 다양한 값을 인자로 전달해 테스트해보면 된다. 이처럼 프로그램의 구성 요소를 테스트하는 것을 단위 테스트(unit test)라고 한다.

다음은 월을 입력받아 그에 대응하는 계절을 출력하는 함수다. 오류가 무엇인지 찾아보자.

코드 9-9 잘못된 계절 함수

def season(month):
    """월(month)에 대응하는 계절을 반환한다."""
    if month < 3:
        return '겨울'
    if month < 6:
        return '봄'
    if month < 9:
        return '여름'
    if month < 12:
        return '가을'

코드를 검토하는 것만으로 오류를 찾을 수 있었는가? 그렇지 못했더라도 괜찮다. 함수의 처리 범위인 1월부터 12월까지를 모두 함수에 입력해 테스트해보면 된다. 입력 월이 12월일 때는 '겨울'이 아니라 None을 반환한다. 논리 오류다.

코드 9-10 함수의 입력 허용 범위 테스트하기

>>> for month in range(1, 13):
...     print(month, '월:', season(month))
... 
1 월: 겨울
2 월: 겨울
3 월: 봄
4 월: 봄
5 월: 봄
6 월: 여름
7 월: 여름
8 월: 여름
9 월: 가을
10 월: 가을
11 월: 가을
12 월: None

입력 데이터의 범위가 무제한일 때

앞에서 든 예는 함수가 입력받는 데이터의 범위가 열두 개에 불과하여, 입력할 수 있는 데이터를 모두 입력해보기가 쉬웠다. 하지만 abs()len() 함수처럼, 입력받는 데이터의 범위가 무한한 것도 많다. 이런 함수는 모든 값을 다 입력해볼 수 없을 텐데, 어떻게 검사해야 할까? 예를 들어, 문자열을 입력받아 반반씩 나누는 함수를 생각해 보자.

코드 9-11 문자열을 반으로 나누는 함수

def half_and_half(s):
    """문자열 s를 입력받아, 반반으로 나누어 반환한다."""
    center = len(s) // 2  # 중간 위치
    return (s[:center], s[center:])

이 함수에 입력할 수 있는 문자열의 범위는 무한하므로, 모든 경우를 테스트할 수는 없다. 이런 경우에는 입력할 수 있는 데이터의 성격을 고려해야 한다. 함수가 입력받을 데이터에는 흔히 함수에 입력될 것으로 기대되는 데이터와 예외적인 데이터가 있다. 둘 다 테스트해보아야 하지만, 특히 예외적인 데이터를 빠트리지 않고 테스트하는 것이 중요하다.

이 함수의 경우, 일반적인 데이터는 어중간한 길이의 짝수로 된 문자열이 될 것이다. 일반적인 데이터에 대해 이 함수는 잘 동작한다.

코드 9-12 일반적인 데이터를 조건으로 테스트하기

>>> half_and_half('코드')
('코', '드')

>>> half_and_half('프로그램')
('프로', '그램')

>>> half_and_half('online')
('onl', 'ine')

이번에는 예외적인 데이터를 입력해 테스트해 보자. 빈 문자열, 홀수 길이 문자열이 예외적인 데이터가 될 수 있다.

코드 9-13 예외적인 데이터를 조건으로 테스트하기

>>> half_and_half('')        # 빈 문자열
('', '')

>>> half_and_half('?')       # 홀수 길이 문자열
('', '?')

>>> half_and_half('파이썬')  # 홀수 길이 문자열
('파', '이썬')

테스트를 함으로써 이 함수가 예외적인 데이터에 대해서도 실행 오류를 일으키지 않는다는 것을 확인했다. 실행 결과가 논리적으로 올바른지도 확인해야 하는데, 이 경우에는 함수의 독스트링에 빈 문자열이나 홀수 길이 문자열의 입력에 관한 설명이 없어 결과가 옳다 그르다 판단하기 어렵다.

예외적인 데이터가 무엇인지는 함수의 실행 논리와 인자로 받는 데이터의 종류에 따라 다르다. 일반적으로 문자열을 입력받는 함수는 빈 문자열, 매우 긴 문자열, 외국어, 특수문자, 홀수 또는 짝수 길이의 문자열에 주의해야 한다. 정수를 입력받는 함수는 0, 음수, 매우 작거나 매우 큰 수, 0부터 세는가, 1부터 세는가 등에 신경을 써야 한다.

테스트 주도 개발

테스트는 오류를 발견할 때도 도움되지만, 여기서 한걸음 더 나아가면 함수를 작성하기 이전에 테스트를 먼저 작성하는 방법도 생각할 수 있다. 테스트를 먼저 작성한다는 것은 함수의 입력값과 출력값의 사례를 미리 만들어 두는 것을 의미한다. 그러면 오류를 미리 방지할 수 있고, 함수의 동작도 더 쉽게 파악할 수 있다.

이를 수행하는 가장 간단한 방법은 함수의 독스트링에 입력과 출력 예를 작성해두는 것이다. 문자열과 문자를 입력받아, 문자가 문자열에 등장하는 빈도를 구하는 함수를 예로 들어 보자.

먼저, 함수를 작성하기 전에 이 함수가 처리할 데이터를 생각해 적는다. 그리고 그 데이터가 입력되었을 때 함수가 어떤 값을 반환할 것인지 적는다. 일반적인 데이터와 예외적인 데이터를 모두 고려해야 한다.

  • ‘banana’, ‘a’: 0.5
  • ‘code’, ‘c’: 0.25
  • ‘파이썬’, ‘프’: 0.0
  • ‘파이썬’, ‘파이’: 오류. (두번째 값이 문자가 아닌 경우. 이 경우 None을 반환하기로 하자.)
  • ’’, ‘a’: 0 (0으로 나누는 문제가 생긴다. 이 경우 0 을 반환하기로 하자.)

그 후, 함수를 작성할 때 미리 작성해 둔 입출력 예를 독스트링에 포함시킨다. 함수의 본문을 작성할 때는 주석에 작성한 테스트를 염두에 두고 코드가 잘 동작할지 생각해본다. 테스트를 미리 작성한 덕분에 예상되는 오류를 피할 수 있다.

코드 9-14 함수의 주석에 테스트 제시하기

def frequency(s, c):
    """문자열 s와 문자 c를 입력받아, c가 s에 등장하는 빈도를 구한다.
    테스트:
        * 'banana', 'a'     => 0.5
        * 'code', 'c'       => 0.25
        * '파이썬', '프'    => 0
        * '파이썬', '파이'  => None
        * '', 'a'           => 0
    """
    if len(c) != 1:         # c가 문자가 아닌 경우
        return None
    
    if len(s) == 0:         # s가 빈 경우
        return 0
    
    count = s.count(c)      # c가 s에 등장하는 횟수
    return count / len(s)   # 빈도를 구해 반환

함수를 다 작성했으면 미리 작성한 테스트에 따라 실제로 테스트해 본다. 모두 올바른 결과가 나온다면 함수를 올바르게 작성한 것이다.

코드 9-15 작성한 함수 테스트하기

>>> frequency('banana', 'a') == 0.5
True

>>> frequency('code', 'c') == 0.25
True

>>> frequency('파이썬', '프') == 0
True

>>> frequency('파이썬', '파이') == None
True

>>> frequency('', 'a') == 0
True

단위 테스트 자동화

함수를 수정할 때마다 코드 9-15에서 한 것처럼 직접 함수를 실행해보고 결과를 눈으로 확인하는 식으로 테스트하려면 매우 번거롭다. 함수를 테스트해주는 함수를 작성하면 테스트를 자동화할 수 있다. 다음은 frequency() 함수를 테스트해주는 test_frequency() 함수를 정의해 본 것이다.

코드 9-16 함수를 테스트하는 함수

def test_frequency():
    """frequency() 함수가 올바른지 테스트한다."""
    if not(frequency('banana', 'a') == 0.5):
        return False
    
    if not(frequency('code', 'c') == 0.25):
        return False
    
    if not(frequency('파이썬', '프') == 0):
        return False
    
    if not(frequency('파이썬', '파이') == None):
        return False
    
    if not(frequency('', 'a') == 0):
        return False
    
    return True

이 함수는 frequency() 함수의 모든 단위 테스트 조건을 테스트하여, 하나라도 틀리면 False를, 모두 올바르면 True를 반환한다. 이제 함수를 수정할 때마다 test_frequency() 함수를 실행해보면 함수가 올바른지 확인할 수 있다. 이와 같이, 함수 A()를 만들 때마다 그 함수를 테스트하는 함수 test_A()를 만들어두면 테스트가 편리하며, 프로그램의 안정성도 높아진다.

연습문제

연습문제 9-2 함수 테스트하기

다음은 수 하나를 입력받아 그 수에 숫자 '3''6''9' 중 하나 이상이 있을 경우 '짝'을, 그렇지 않으면 입력받은 수에 대응하는 숫자 문자열을 반환하는 함수다.

def 삼육구(n):
    """n에 숫자 '3', '6', '9' 중 하나 이상이 있을 경우 '짝'을,
    그렇지 않으면 n에 대응하는 숫자를 반환한다."""
    characters = str(n)
    found_3 = characters.find('3') != -1
    found_6 = characters.find('6') != -1
    found_9 = characters.find('9') != -1
    if found_3 or found_6 or found_9:
        return '짝'
    else:
        return str(n)

이 함수가 올바르게 동작하는지 확인하려 한다. 열 개 이상의 입출력 쌍을 정의하고, 각각 함수에 대입하여 올바른 결과를 내는지 검사해 보아라. 그리고 이 검사를 자동화하는 테스트 함수를 작성하라.