运行时错误是什么？

运行时错误会一直等到程序已经运行起来才出现。代码在启动前通过了所有检查，正常运行了一段时间，然后遇到一个无法用当时的值完成的操作。下面这个函数对一个列表没问题，对另一个列表却会失败：

def average(scores):
    return sum(scores) / len(scores)

print(average([72, 88, 95]))
print(average([]))

85.0
Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 5, in <module>
    print(average([]))
          ^^^^^^^^^^^
  File "main.py", line 2, in average
    return sum(scores) / len(scores)
           ~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~
ZeroDivisionError: division by zero

第一次调用打印 85.0。第二次调用传入了一个空列表，所以 len(scores) 是 0，除法无法进行。语法没有任何问题，所以这不是语法错误。问题只在某些数据下才存在，这就是为什么一个程序正常运行了一百次之后，仍然可能出现运行时错误。

运行时错误发生时会怎样

1. 程序执行到一个操作，这里是 sum(scores) / len(scores)。
2. 运行环境在执行之前先检查这个操作。CPython 在做除法前会检查除数，JVM 会检查每一个数组索引，Python 在返回字典的值之前会检查键是否存在。
3. 检查没有通过，运行环境就创建一个错误对象。在 Python 和 Java 中，这个对象就是异常，它记录了错误类型、一条信息以及出错的位置。
4. 运行环境寻找处理这类错误的代码，先在当前函数里找，再到调用它的函数里找，依次向外层查找。
5. 如果没有任何代码处理它，程序就会停止。Python 打印一段 traceback，并以状态码 1 退出。Java 打印一段以 Exception in thread "main" 开头的堆栈跟踪。

没有这些检查的语言表现就不一样了。C 语言不检查数组索引或指针，所以一次错误的内存访问要么悄悄地破坏数据，要么让操作系统以段错误终止程序。

程序在出错那一行之前做的所有事情都已经发生了。下面这个循环先打印了三种颜色，在第四次时才失败：

colors = ["red", "green", "blue"]

for i in range(4):
    print(colors[i])

red
green
blue
Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 4, in <module>
    print(colors[i])
          ~~~~~~^^^
IndexError: list index out of range

如何阅读 traceback

Python 的 traceback 要从下往上读。最后一行写着错误类型和信息：ZeroDivisionError: division by zero。上面的几行列出了调用链，最早的在前，最近的在后。在第一个例子中，第 5 行调用了 average，而 average 内部的第 2 行就是除法失败的地方。

出错的那一行，并不总是需要修改的那一行。average 的第 2 行本身没有问题。真正的问题是空列表是怎么传到这里的，所以要顺着这个错误的值往回追，找到它的来源，在那里修复。如果 traceback 经过了不是你写的库文件，就找最后一行指向你自己文件的那一行。

常见的运行时错误

下面的每条信息都直接复制自 Python 3.12。

Java 有直接对应的异常，比如 ArithmeticException、ArrayIndexOutOfBoundsException、NumberFormatException 和 NullPointerException。在 Java 中，一次没有被捕获的整数除以零会打印：

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

JavaScript 对数字更宽容：10 / 0 的结果是 Infinity，而不是错误。它会在你使用一个不存在的值时出错。当 user 是 undefined 时，Node.js 对 user.name 打印：

TypeError: Cannot read properties of undefined (reading 'name')

如何修复运行时错误

1. 复现它。用同样的输入再运行一次程序，确认出现的是同一个错误。
2. 阅读 traceback 的最后一行，然后在你自己的代码里找到对应的行。
3. 查看相关的值。在出错的那一行之前把它们打印出来，或者用调试器在那里设一个断点停下来。
4. 修复根本原因。改正索引，为特殊情况加上保护，或者在使用输入之前先验证它。

对于 average 函数，修复办法是先决定没有任何成绩时平均分应该是多少，再把这个决定写进代码：

def average(scores):
    if len(scores) == 0:
        return 0
    return sum(scores) / len(scores)

print(average([72, 88, 95]))
print(average([]))

85.0
0

有些失败是你无法控制的：文件被删除了，网络超时了，用户在该填数字的地方输入了字母。这些情况没法靠修改代码来避免，所以要用异常处理捕获它们，再决定程序接下来怎么做。你不应该做的，是用 try 把一个 bug 包起来藏住。循环多数了一步导致的 IndexError 是需要修复的错误，而不是需要捕获的异常。

Windows 和 Excel 中的运行时错误信息

这个术语也会出现在你自己的代码之外。如果 Windows 弹出一个标题为 Microsoft Visual C++ Runtime Library、内容带有 Runtime Error! 字样的对话框，说明某个用 C++ 编写的程序遇到了致命错误，被 C++ 运行库终止了。作为用户，你无法修改那段代码，所以通常的解决办法是更新这个程序，修复或重新安装 Microsoft Visual C++ Redistributable 运行库，如果是游戏，还可以更新显卡驱动。

用 VBA 编写的 Excel 宏会报告带编号的运行时错误。Run-time error '9': Subscript out of range 表示宏请求了一个不存在的工作表或数组元素，Run-time error '1004' 则是对工作簿、工作表或区域的操作失败时抛出的通用错误。道理和 Python 中一样：合法的代码遇到了它无法处理的值。

下一步学什么

运行时错误有两个“兄弟”：在程序启动前就被发现的语法错误，以及从不产生任何信息的逻辑错误。想让程序从运行时错误中恢复而不是直接崩溃，可以阅读异常处理，再看 Python 指南中的异常和调试错误。Python 课程的每一课都会让你编写和修复这样的代码。