手动引发异常

尽管 Python 在遇到运行时错误（例如除以零或访问不存在的文件）时会自动引发异常，但在某些情况下，程序的逻辑本身需要表明出错了。例如，函数可能接收到类型正确但根据函数要求值不合法的数据。在这种情况下，你可以使用 raise 语句主动引发异常。

可以把 raise 看作是你的代码在说：“停止！我特意检查的错误情况发生了。” 这是一个确保程序内部规则并清楚指明问题的有力方法。

为什么手动引发异常？

在以下几种常见情况下，你可能需要手动引发异常：

1. 输入验证： 函数可能要求参数 (parameter)符合某些条件。如果参数不合法（例如，函数期望正数却接收到负数），引发异常通常比返回错误代码或像 None 这样的特定值更清晰。
2. 强制状态： 有时，只有当程序或对象处于特定状态时，某个操作才有效。如果在错误的状态下尝试操作，引发异常可以避免意外行为。
3. 表明未满足的前提条件： 如果一段代码依赖于尚未满足的条件（例如，配置文件尚未加载），它可以通过引发异常来指示问题。

使用 raise 语句

引发异常的语法很简单：

raise ExceptionType("可选的错误描述信息")

在这里，ExceptionType 是你希望引发的异常的类。Python 有多种内置异常类型，适用于不同的错误情况。通常，使用最具体、最合适的内置异常类型是一种推荐做法。可选的字符串参数 (parameter)提供了一个人类可读的消息，解释错误的原因，这对于调试非常有帮助。

让我们看一个例子。设想一个计算矩形面积的函数，它要求尺寸为正数。

def calculate_rectangle_area(length, width):
    """计算矩形的面积。"""
    if length <= 0 or width <= 0:
        # 如果尺寸为非正数，则引发 ValueError
        raise ValueError("矩形尺寸必须是正数。")
    return length * width

# 示例用法
try:
    area1 = calculate_rectangle_area(10, 5)
    print(f"Area 1: {area1}")

    area2 = calculate_rectangle_area(-4, 5) # 这将引发一个异常
    print(f"Area 2: {area2}")

except ValueError as e:
    print(f"计算面积出错: {e}")

# 另一个无效输入的例子
try:
    area3 = calculate_rectangle_area(10, 0) # 这也会引发一个异常
    print(f"Area 3: {area3}")
except ValueError as e:
    print(f"计算面积出错: {e}")

在这段代码中：

• calculate_rectangle_area 函数检查 length 或 width 是否为零或负数。
• 如果检查失败，它使用 raise ValueError(...) 来表明错误。此处使用 ValueError 是合适的，因为参数的类型（数字）正确，但值不合法。
• 调用代码使用 try...except ValueError 块来捕获这个特定的错误并妥善处理，打印 raise 语句中提供的错误消息。

选择正确的异常类型

使用正确的异常类型可以使你的错误处理更精确。调用你函数的代码可以选择捕获它知道如何处理的特定异常。你可能引发的一些常见内置异常包括：

• ValueError：当函数接收到类型正确但值不合适的参数 (parameter)时使用。（如矩形示例所示）。
• TypeError：当操作或函数应用于不合适类型的对象时使用。例如，尝试将数字和字符串相加可能会隐式地引发此异常，但如果函数期望列表却接收到整数，你也可以显式地引发它。
• RuntimeError：一个更一般化的错误类别，用于那些不恰好归入其他类型的错误，通常指示程序执行期间检测到的问题，而非特定的输入错误。
• NotImplementedError：通常用作抽象方法中的占位符，或用于已计划但尚未实现的功能。

通过引发特定异常，你可以提供关于哪里出了问题的更多背景信息，从而允许在应用程序的其他地方采用更复杂的错误处理方法。手动引发异常是一种基本技术，有助于创建功能健全、操作限制明确的程序，并且能够有效应对无效数据或状态。