异常介绍

即使是精心编写的程序，运行时也可能遇到问题。有些错误，称为语法错误，在程序开始执行前就会被Python捕获。这些通常是拼写错误或代码结构不正确，例如忘记冒号或括号不匹配。Python会立即停止并告知你这些问题。

然而，还有另一类错误只在程序运行时发生。设想一下，要求程序用零除一个数，或者尝试打开一个电脑上不存在的文件。这些情况没有违反Python的语法规则，所以程序会开始运行，但它们代表了在执行过程中发生的不可能或出乎意料的操作。

这些运行时错误在Python中被称为异常。异常是在执行过程中检测到的一个事件，它会中断程序指令的正常流程。可以将其理解为Python遇到了一个无法按照标准指令处理的情况，并发出信号表明发生了异常事件。

语法错误与异常

区分语法错误和异常很重要：

• 语法错误： 在执行开始前被捕获。它们会完全阻止程序运行。Python会标识出语法问题的所在。

  # 语法错误示例（缺少冒号）
  age = 30
  if age > 18 # 这里缺少冒号！
      print("Adult")
  

  运行这段代码会在任何事情发生前导致 SyntaxError。

• 异常： 在执行期间发生。程序开始运行，但遇到了障碍。

  # 异常示例 (ZeroDivisionError)
  numerator = 10
  denominator = 0
  result = numerator / denominator # 问题在这里执行期间发生
  print(result)
  print("计算完成。") # 这一行永远不会被执行到
  

  这段代码语法正确。它开始运行，但当它尝试执行 10 / 0 除法运算时，Python检测到不可能的操作并引发一个异常。

异常何时发生？

异常可能由多种情况引起，包括：

• 数学上不可能的操作： 例如除以零 (ZeroDivisionError)。
• 类型不匹配： 尝试对不兼容的数据类型执行操作，例如直接将数字添加到字符串 (TypeError)。

  # 类型错误示例
  count = 5
  message = "Apples: " + count # 不能直接将字符串和整数相加
  

• 无效索引： 尝试使用超出有效范围的索引访问列表或元组中的元素 (IndexError)。

  # 索引错误示例
  my_list = [10, 20, 30]
  print(my_list[3]) # 索引 3 超出范围（有效索引为 0, 1, 2）
  

• 资源缺失： 尝试打开一个不存在的文件 (FileNotFoundError)。
• 无效输入： 当用户输入与所需类型不匹配时，尝试将用户输入转换为特定类型（如整数）（例如，当要求输入数字时，用户输入“hello”） (ValueError)。

引发和处理异常

当Python检测到运行时错误时，它会引发一个异常。这意味着它会创建一个异常对象，包含有关错误的信息（例如其类型和发生位置），并在该点停止正常的执行流程。

不同类型的错误会引发不同类型的异常（例如，ZeroDivisionError、TypeError、FileNotFoundError）。了解异常的类型有助于理解哪里出了问题。

如果引发了异常，而你的代码中没有包含特定的处理指令，程序就会立即终止。Python通常会打印一条称为回溯信息（或堆栈跟踪）的消息。回溯信息显示了导致错误的函数调用序列以及所引发的异常类型。

再次考虑除以零的例子：

numerator = 10
denominator = 0
result = numerator / denominator
print(result)

运行这段代码可能会产生类似于这样的输出（细节可能略有不同）：

Traceback (most recent call last):
  File "my_script.py", line 3, in <module>
    result = numerator / denominator
ZeroDivisionError: division by zero

这份回溯信息告知我们：

1. 错误发生在 my_script.py 文件的第3行。
2. 导致错误的代码行是 result = numerator / denominator。
3. 错误的具体类型是 ZeroDivisionError。

虽然回溯信息对开发者调试很有用，但你不会希望最终用户看到它们，也不希望程序就此崩溃。因此，学习如何处理异常非常重要。通过预见潜在的错误并编写代码来捕获这些异常，你可以防止程序崩溃，向用户提供有用的消息，或者尝试优雅地从错误中恢复。接下来的部分将准确展示如何使用Python的 try、except、else 和 finally 语句来实现这一点。