异常类型

异常（Exception）是 Python 处理错误的机制。当程序遇到无法继续执行的情况时，会"抛出"一个异常对象。如果异常没有被捕获，程序会终止并打印错误信息。Python 2 内置了丰富的异常层次结构，理解这些异常类型是写出健壮代码的基础。

异常层次结构

所有内置异常都继承自 BaseException，但用户自定义异常通常继承自 Exception：

BaseException
 ├── SystemExit              # sys.exit() 引发
 ├── KeyboardInterrupt       # Ctrl+C 引发
 ├── GeneratorExit           # 生成器关闭时引发
 └── Exception               # 所有内置非系统退出异常的基类
      ├── ArithmeticError
      │    ├── ZeroDivisionError    # 除零
      │    └── OverflowError        # 数值溢出
      ├── LookupError
      │    ├── IndexError           # 序列索引越界
      │    └── KeyError             # 字典键不存在
      ├── TypeError                 # 类型错误
      ├── ValueError                # 值错误
      ├── AttributeError            # 属性不存在
      ├── IOError                   # 输入输出错误
      ├── ImportError               # 导入失败
      ├── NameError                 # 名称未定义
      │    └── UnboundLocalError    # 局部变量未绑定
      ├── SyntaxError               # 语法错误
      └── RuntimeError              # 通用运行时错误

常见异常详解

SyntaxError：代码语法不正确，无法编译

if x > 0          # SyntaxError: invalid syntax（缺少冒号）
    print x

SyntaxError 在代码编译时抛出，无法被 try-except 捕获（因为异常处理本身也是代码，需要编译后才能执行）。

NameError：使用了未定义的变量名

print undefined_var     # NameError: name 'undefined_var' is not defined

TypeError：操作或函数应用于不适当类型的对象

print len(42)           # TypeError: object of type 'int' has no len()
print "hello" + 5       # TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects

ValueError：操作或函数接收到具有正确类型但不适当的值

print int("hello")      # ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'hello'

IndexError：序列索引超出范围

nums = [1, 2, 3]
print nums[10]          # IndexError: list index out of range

KeyError：字典中不存在指定的键

d = {"a": 1}
print d["b"]            # KeyError: 'b'

AttributeError：对象没有该属性

s = "hello"
print s.append("!")     # AttributeError: 'str' object has no attribute 'append'

ZeroDivisionError：除零

print 1 / 0             # ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

IOError：输入输出操作失败

f = open("nonexistent.txt", "r")    # IOError: [Errno 2] No such file or directory

ImportError：导入模块失败

import nonexistent_module           # ImportError: No module named nonexistent_module

异常对象的信息

异常对象包含错误信息，可以通过 except 捕获后访问：

try:
    1 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print type(e)       # <type 'exceptions.ZeroDivisionError'>
    print e             # integer division or modulo by zero
    print e.args        # ('integer division or modulo by zero',)

e.args 是异常构造时传入的参数元组。大多数内置异常只有一个字符串参数。

异常与错误处理哲学

Python 倡导 EAFP（Easier to Ask for Forgiveness than Permission）：

# EAFP：先尝试，出问题再处理
try:
    value = d[key]
except KeyError:
    value = default

# LBYL：先检查，再操作（Look Before You Leap）
if key in d:
    value = d[key]
else:
    value = default

EAFP 在 Python 中通常更快、更简洁，因为字典查找是 O(1)，两次查找（in + []）比一次查找加异常处理更慢。但对于高频率的简单操作，LBYL 可能更合适。

异常的性能

异常处理本身开销很小，但抛出异常很昂贵：

import timeit

# 使用异常（不触发）
t1 = timeit.timeit('try:\n    x = 1\nexcept:\n    pass', number=1000000)

# 使用异常（触发）
t2 = timeit.timeit('try:\n    x = 1/0\nexcept:\n    pass', number=100000)

print t1, t2        # 不触发很快，触发慢约 100 倍

因此，不要用异常控制正常流程——异常应该用于"异常情况"。