概要

Pythonの例外処理と組込み例外クラスの基本を整理する。

例外処理は、想定外の入力、ファイル操作の失敗、型の不一致などが起きたときに、プログラムを安全に制御するための仕組みとなる。

ここでは、try、except、else、finallyの役割と、代表的な組込み例外クラスの位置づけを確認する。

この記事の構成

• 対象環境と利用上の注意
  本文記載時の環境と現在そのまま利用できない箇所を確認。
• 例外処理と例外クラス
  例外処理と例外クラスの意味と要点を具体例から整理。
• 組込み例外クラス一覧
  組込み例外クラス一覧の意味と要点を具体例から整理。
• 組込み例外クラスのツリー表示サンプル
  組込み例外クラスのツリー表示サンプルをコードや具体例で確認。

対象環境と利用上の注意

• 本文記載時の環境
  Python \(3.6.4\)。掲載した例外クラスのツリー出力は、この環境で取得したもの。
• 確認時期
  2026年8月にPython公式ドキュメントと照合し、例外処理の基本仕様と記載内容を見直した。
• 現在そのまま利用できない箇所
  掲載コード全体を現行Pythonでは再実行していない。
  Pythonの更新で例外階層は追加・変更されるため、掲載ツリーを現行版の完全な一覧として利用せず、利用中のバージョンの公式ドキュメントを確認する。

解説と実装サンプル

例外処理と例外クラス

• try・exceptと例外クラス
  

  文字通り、例外（正常系でない想定外のエラー）が発生した場合に対処する処理を例外処理と呼び、Pythonでは、メイン処理をtry句に、例外処理をexcept句に書く。

  また、except句に指定する例外クラスによって、どの例外をキャッチするか指定することができる。

  • ValueErrorを捕捉し、elseとfinallyを使う構文例

    $ python
    >>> try:
    ...     value = int('123')
    ... except ValueError:
    ...     print('整数へ変換できません')
    ... else:
    ...     print(value)    # 例外が発生しなかった場合だけ実行
    ... finally:
    ...     print('処理終了')    # 例外の有無にかかわらず実行
    123
    処理終了
    

  BaseExceptionはSystemExitやKeyboardInterruptも含む最上位の基底クラスであり、通常のアプリケーション処理で直接捕捉しない。可能な限りValueErrorなど原因に対応する具体的な例外クラスを指定する。

組込み例外クラス一覧

• 代表的な例外と発生条件
  

  以下は、本文記載時の環境を基準にした代表的な組込み 例外クラスとそれぞれの概要。すべてBaseExceptionから派生するが、一覧は現行版の全クラスを網羅しない。
  

  例外クラス名	例外キャッチ(except)タイミング
  BaseException	任意の組込み例外が発生した場合。（全組込み例外の基底クラス）
  ┣ SystemExit	システム終了した場合。（sys.exit()、exit等）
  ┣ KeyboardInterrupt	ユーザーのキー割込み（Ctrl+C等）が発生した場合。
  ┣ GeneratorExit	ジェネレータ 、コルーチンを閉じた場合。（generator.close() 、coroutine.close()）
  ┗ Exception	システム終了以外の例外が発生した場合。（ユーザー定義の例外はここから派生させる。）
  ┣ StopIteration	イテレータによる次の領域参照時（next()、イテレータの__next__()）、対象が存在しない場合。
  ┣ StopAsyncIteration	非同期イテレータによる次の領域参照時（非同期イテレータの__anext__()）、対象が存在しない場合。
  ┣ ArithmeticError	算術演算で例外が発生した場合。（OverflowError, ZeroDivisionError, FloatingPointError の基底クラス。）
  ┃┣ FloatingPointError	浮動小数点演算に関する例外クラス。Python公式ドキュメントでは「現在は使われていない」とされている。
  ┃┣ OverflowError	算術演算結果が表現できない値になった場合。
  ┃┗ ZeroDivisionError	除算や剰余演算でゼロ割り演算された場合。
  ┣ AssertionError	assertが失敗した場合。
  ┣ AttributeError	属性参照や代入が失敗した場合。（対象となるオブジェクトが属性参照や代入自体をサポートしていない場合は、TypeErrorとなる。）
  ┣ BufferError	バッファ関連の操作に失敗した場合。
  ┣ EOFError	input()がデータを読み込んでいない状態でend-of-file (EOF)に達した場合。（io.IOBase.read(), io.IOBase.readline()は、EOF に達すると空文字列を返す。）
  ┣ ImportError	importによるロードが失敗した場合。
  ┃┗ ModuleNotFoundError	importによるロード時、モジュールが見つからない場合 または sys.modules に None が含まれる場合。
  ┣ LookupError	マッピング または シーケンスで使われるキーやインデクスが無効な場合（IndexError, KeyError の基底クラス。）
  ┃┣ IndexError	シーケンスのインデックスが範囲外の場合。（インデックスが整数でない場合は、TypeErrorとなる。）
  ┃┗ KeyError	マッピングキー（連想配列キー）が見つからなかった場合。
  ┣ MemoryError	メモリ不足が発生した場合。
  ┣ NameError	存在しないオブジェクト名が指定されている場合。（UnboundLocalError の基底クラス。）
  ┃┗ UnboundLocalError	値が代入されていないローカル変数を参照した場合。
  ┣ OSError	システム関数でエラーが発生した場合。（BlockingIOError ～ TimeoutError の基底クラス。）
  ┃┣ BlockingIOError	ノンブロッキング処理にて処理対象のオブジェクトが事前処理等の準備が整う前に指示がされた場合。（errno EAGAIN, EALREADY, EWOULDBLOCK, EINPROGRESS）
  ┃┣ ChildProcessError	子プロセスの操作に失敗した場合。（errorno ECHILD）
  ┃┣ ConnectionError	コネクション関連の操作に失敗した場合。（BrokenPipeError～ ConnectionResetErrorの基底クラス。）
  ┃┃┣ BrokenPipeError	操作ができないコネクションのパイプ または ソケットを操作した場合。（errno EPIPE, ESHUTDOWN）
  ┃┃┣ ConnectionAbortedError	通信先の接続が中断された場合。（errno ECONNABORTED）
  ┃┃┣ ConnectionRefusedError	通信先の接続が拒否された場合。（errno ECONNREFUSED）
  ┃┃┗ ConnectionResetError	通信先の接続がリセットされた場合。（errno ECONNRESET）
  ┃┣ FileExistsError	すでに存在するファイル または ディレクトリを作成しようとした場合。（errno EEXIST）
  ┃┣ FileNotFoundError	操作対象のファイル または ディレクトリが存在しない場合。（errno ENOENT）
  ┃┣ InterruptedError	システムコールが中断された場合。（errno EINTR）
  ┃┣ IsADirectoryError	ディレクトリにファイル操作（os.remove() 等）が要求された場合（errno EISDIR）
  ┃┣ NotADirectoryError	ディレクトリ以外にディレクトリ操作（os.listdir() 等）が要求された場合。（errno ENOTDIR）
  ┃┣ PermissionError	アクセス権がないユーザーで操作を行った場合。（errno EACCES, EPERM）
  ┃┣ ProcessLookupError	プロセスが存在しない場合。（errno ESRCH）
  ┃┗ TimeoutError	システム関数がシステムレベルでタイムアウトした場合。（errno ETIMEDOUT）
  ┣ ReferenceError	弱参照プロキシ（weakref.proxy()で生成）を使って、ガーベジコレクションにより回収した後の対象オブジェクトにアクセスした場合。
  ┣ RuntimeError	他に分類できないエラーが検出された場合。（NotImplementedError, RecursionErrorの基底クラス。）
  ┃┣ NotImplementedError	ユーザ定義の基底クラスにおいて、抽象メソッドが派生クラスでオーバライドされていない場合。（または クラスの一部が未実装である場合 等）
  ┃┗ RecursionError	最大再帰回数（sys.getrecursionlimit()）を超えた場合。
  ┣ SyntaxError	構文エラーが発生した場合。（IndentationErrorの基底クラス。）
  ┃┗ IndentationError	インデントに関する構文エラーが発生した場合。（TabErrorの基底クラス。）
  ┃  ┗ TabError	インデントで使用するタブとスペースに一貫性がない場合。
  ┣ SystemError	システムエラー（インタプリタが検知した内部エラー）が発生した場合。
  ┣ TypeError	型が不整合である場合。
  ┣ ValueError	型は適切だが設定元（代入や引数等）の値が適切でない場合。（UnicodeErrorの基底クラス。）
  ┃┗ UnicodeError	Unicodeのエンコード または デコードエラーが発生した場合。（UnicodeDecodeError, UnicodeEncodeError, UnicodeTranslateErrorの基底クラス。）
  ┃  ┣ UnicodeDecodeError	Unicodeに関するエラーがデコード中に発生した場合。
  ┃  ┣ UnicodeEncodeError	Unicodeに関するエラーがエンコード中に発生した場合。
  ┃  ┗ UnicodeTranslateError	Unicodeに関するエラーが変換中に発生した場合。
  ┣ Warning	下記サブクラスの警告が発生した場合。（DeprecationWarning ～ ResourceWarningの基底クラス。）
  ┣ DeprecationWarning	廃止された機能に対する警告が発生した場合。
  ┣ PendingDeprecationWarning	将来廃止される予定である機能に対する警告が発生した場合。
  ┣ RuntimeWarning	曖昧なランタイム挙動に対する警告が発生した場合。
  ┣ SyntaxWarning	曖昧な構文に対する警告が発生した場合。
  ┣ UserWarning	ユーザコードによって生成される警告が発生した場合。
  ┣ FutureWarning	構文内に今後（次期バージョン等で）、意味やその構成が変わる予定があるものが含まれる場合。
  ┣ ImportWarning	モジュールインポートの誤りが疑われる警告が発生した場合。
  ┣ UnicodeWarning	Unicode関連の警告が発生した場合。
  ┣ BytesWarning	bytes や bytearray に関連した警告が発生した場合。
  ┗ ResourceWarning	リソースの使用に関連した警告が発生した場合。

  ※ 各項目の詳細はPython公式ドキュメント - 組み込み例外を参照。

組込み例外クラスのツリー表示サンプル

• 例外階層の出力
  

  以下、前項の組込み例外クラス一覧をツリー表示した実装サンプル。
  classtree関数にBaseExceptionを渡し、再帰的にBaseExceptionを出力している。
  

  ※ 参考元：Pythonの組み込み例外の木構造を見てみる

  • ツリー表示サンプル

    $ python
    >>> def classtree(cls, depth=0):
    ...     if depth == 0:
    ...         prefix = ''
    ...     else:
    ...         prefix = '.' * (depth * 3) + ' '
    ...     if cls.__name__.lower() == 'error':
    ...         print('{0}{1} ({2})'.format(prefix, cls.__name__, cls))
    ...     else:
    ...         print('{0}{1}'.format(prefix, cls.__name__))
    ...     for subcls in sorted(cls.__subclasses__(), key=lambda c: c.__name__):
    ...         classtree(subcls, depth+1)
    ...
    >>> if __name__ == '__main__':
    ...     print('Python Version: {0}'.format(platform.python_version()))
    ...     print()
    ...     classtree(BaseException)
    ...
    

  • 上記の実行結果

    Python Version: 3.6.4
    
    BaseException
    ... Exception
    ...... ArithmeticError
    ......... FloatingPointError
    ......... OverflowError
    ......... ZeroDivisionError
    ...... AssertionError
    ...... AttributeError
    ...... BufferError
    ...... EOFError
    ...... Error (<class 'locale.Error'>)
    ...... ImportError
    ......... ModuleNotFoundError
    ......... ZipImportError
    ...... LookupError
    ......... CodecRegistryError
    ......... IndexError
    ......... KeyError
    ...... MemoryError
    ...... NameError
    ......... UnboundLocalError
    ...... OSError
    ......... BlockingIOError
    ......... ChildProcessError
    ......... ConnectionError
    ............ BrokenPipeError
    ............ ConnectionAbortedError
    ............ ConnectionRefusedError
    ............ ConnectionResetError
    ......... FileExistsError
    ......... FileNotFoundError
    ......... InterruptedError
    ......... IsADirectoryError
    ......... ItimerError
    ......... NotADirectoryError
    ......... PermissionError
    ......... ProcessLookupError
    ......... TimeoutError
    ......... UnsupportedOperation
    ...... ReferenceError
    ...... RuntimeError
    ......... BrokenBarrierError
    ......... NotImplementedError
    ......... RecursionError
    ......... _DeadlockError
    ...... StopAsyncIteration
    ...... StopIteration
    ...... StopTokenizing
    ...... SubprocessError
    ......... CalledProcessError
    ......... TimeoutExpired
    ...... SyntaxError
    ......... IndentationError
    ............ TabError
    ...... SystemError
    ......... CodecRegistryError
    ...... TokenError
    ...... TypeError
    ...... ValueError
    ......... UnicodeError
    ............ UnicodeDecodeError
    ............ UnicodeEncodeError
    ............ UnicodeTranslateError
    ......... UnsupportedOperation
    ...... Verbose
    ...... Warning
    ......... BytesWarning
    ......... DeprecationWarning
    ......... FutureWarning
    ......... ImportWarning
    ......... PendingDeprecationWarning
    ......... ResourceWarning
    ......... RuntimeWarning
    ......... SyntaxWarning
    ......... UnicodeWarning
    ......... UserWarning
    ...... _OptionError
    ...... error (<class 'sre_constants.error'>)
    ... GeneratorExit
    ... KeyboardInterrupt
    ... SystemExit
    

  ※ エラー：sre_constants.errorは、正規表現が曖昧な場合に発生するようだが深くは触れない。
  詳しくは、下記を参考。
  what is sre_constants.error: nothing to repeat

  また、help(__builtins__)からも例外クラスを確認できる。

  $ python
  >>> help(__builtins__)
  
  Help on built-in module builtins:
  
  NAME
      builtins - Built-in functions, exceptions, and other objects.
  
  DESCRIPTION
      Noteworthy: None is the `nil' object; Ellipsis represents `...' in slices.
  
  CLASSES
      object
          BaseException
              Exception
                  ArithmeticError
                      FloatingPointError
                      OverflowError
                      ZeroDivisionError
                  AssertionError
                  AttributeError
                  BufferError
                  EOFError
                  ImportError
                      ModuleNotFoundError
                  LookupError
                      IndexError
                      KeyError
                  MemoryError
                  NameError
                      UnboundLocalError
                  OSError
                      BlockingIOError
                      ChildProcessError
                      ConnectionError
                          BrokenPipeError
                          ConnectionAbortedError
                          ConnectionRefusedError
                          ConnectionResetError
                      FileExistsError
                      FileNotFoundError
                      InterruptedError
                      IsADirectoryError
                      NotADirectoryError
                      PermissionError
                      ProcessLookupError
                      TimeoutError
                  ReferenceError
                  RuntimeError
                      NotImplementedError
                      RecursionError
                  StopAsyncIteration
                  StopIteration
                  SyntaxError
                      IndentationError
                          TabError
                  SystemError
                  TypeError
                  ValueError
                      UnicodeError
                          UnicodeDecodeError
                          UnicodeEncodeError
                          UnicodeTranslateError
                  Warning
                      BytesWarning
                      DeprecationWarning
                      FutureWarning
                      ImportWarning
                      PendingDeprecationWarning
                      ResourceWarning
                      RuntimeWarning
                      SyntaxWarning
                      UnicodeWarning
                      UserWarning
              GeneratorExit
              KeyboardInterrupt
              SystemExit
              …（以降省略）
  

まとめ

• 例外処理はエラー発生時の流れを制御する仕組みで、exceptでは捕捉する例外クラスをできるだけ具体的に指定。
• BaseExceptionにはSystemExitやKeyboardInterruptも含まれるため、通常の処理で安易に捕捉しない。
• 例外を何もせず握りつぶすと原因を追えなくなるため、ログ記録や再送出を検討する。
• finallyは後片付け、elseは例外が発生しなかった場合の処理に使う。

参考文献

• 金城 俊哉（\(2018\)）『現場ですぐに使える! Pythonプログラミング逆引き大全313の極意』株式会社昭和システム
• Python公式ドキュメント - 組み込み例外（日本語・例外クラスの公式解説）
• Python公式チュートリアル - エラーと例外（日本語・例外処理の公式解説）