详解Python的函数与异常

在Python中，函数和异常都是非常重要的概念。函数是一段可重复利用的代码块，用于完成特定任务。异常是在程序执行过程中出现错误时所引发的错误信息。接下来，我们将详细讲解Python的函数与异常。

函数

函数的定义

在Python中，函数可以定义为以下格式：

def 函数名(参数列表):
    """函数的文档字符串"""
    函数体
    return 返回值

其中，函数名为自定义的函数名，参数列表为函数所需的输入参数，可以为空。函数体是函数要执行的一系列语句，其中可以包含return语句来返回函数的输出值。

举例说明，以下是一个计算两个数之和的函数：

def add(a, b):
    """计算两个数之和"""
    return a + b

在上面的例子中，add为函数名，a和b为输入参数，return a + b为函数体，用于计算两个数之和。

函数的调用

函数定义完成后，需要通过函数名调用函数来使用。函数的调用格式为：

函数名(参数列表)

例如，我们可以这样调用之前定义的两数之和的函数：

c = add(2, 3)
print(c)

以上代码会输出5。

函数的作用域

在函数中定义的变量有它的作用域范围。在函数内部定义的变量只能在函数内部使用，它被称作局部变量。在函数外部定义的变量可以被整个程序所使用，它被称作全局变量。

以下是一个示例，我们定义一个局部变量和一个全局变量，并在函数内部和外部分别输出它们的值：

x = 10  # 全局变量

def new_func():
    y = 5  # 局部变量
    print("函数内部 x 的值为：", x)
    print("函数内部 y 的值为：", y)

new_func()
print("函数外部 x 的值为：", x)

以上代码会输出：

函数内部 x 的值为： 10
函数内部 y 的值为： 5
函数外部 x 的值为： 10

默认参数

除了必须的参数，Python的函数还可以提供默认参数。默认参数可以简化函数的调用过程。默认参数必须在必需参数的后面，并且必须赋值。

以下是一个示例，一个带有默认参数的函数：

def greet(name, message="Hello"):
    """向某人发送问候信息"""
    print(message, name + "!")

greet("Amy")
greet("Bob", "How are you")

以上代码会输出：

Hello, Amy!
How are you, Bob!

可变参数

有时候，我们不知道需要传递多少个参数给一个函数，这时可以使用可变参数。Python提供了两种可变参数类型：*args和**kwargs。*args用于传递列表或元组类型的可变参数，**kwargs用于传递字典类型的可变参数。

以下是一个示例，一个带有可变参数的函数：

def nums(*args):
    """打印传入的数字"""
    for n in args:
        print(n)

nums(1, 2, 3)
nums(4, 5, 6, 7, 8)

以上代码会输出：

异常

异常的处理

在Python中，当程序执行时出现错误，就会抛出一个异常。为了使我们的程序更加健壮，我们可以使用异常处理机制来捕获并处理异常。Python提供了try和except语句来处理异常。

以下是一个示例，用于处理除数为0的异常：

try:
    x = 1 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为0！")

在以上代码中，我们试图计算1/0，这会引发一个除数为0的异常，我们使用try和except语句来捕获并处理这个异常。

自定义异常

我们还可以自定义异常，以便更好地处理程序中可能出现的错误。自定义异常是通过从内置Exception类派生出一个新的异常类来实现。

以下是一个自定义异常的示例：

class CustomError(Exception):
    """自定义异常类"""
    pass

try:
    raise CustomError
except CustomError:
    print("捕获到了自定义异常！")

在以上代码中，我们定义了一个叫做CustomError的自定义异常类，并使用raise语句来抛出这个异常。然后使用try和except语句来捕获并处理这个异常。

示例说明

示例1：斐波那契数列

以下是Python中的斐波那契数列的一个简单实现：

def fibonacci(n):
    """用递归的方式计算斐波那契数列"""
    if n == 0:
        return 0
    elif n == 1:
        return 1
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

print(fibonacci(10))

在以上代码中，我们定义了一个fibonacci函数，它使用递归的方式来计算斐波那契数列，然后调用这个函数并输出第10项斐波那契数列的值。

示例2：文件操作

以下是Python中的文件操作的一个示例：

try:
    # 打开文件
    f = open("test.txt", "w")
    # 写入数据
    f.write("Hello, World!")
except IOError:
    print("文件操作错误！")
finally:
    # 关闭文件
    f.close()

在以上代码中，我们尝试打开一个名为test.txt的文件，并在文件中写入一些数据。这个过程可能会引发I/O异常，使用try和except语句来捕获这个异常并给出错误提示。同时，我们使用finally语句来确保文件在操作完成后被正确关闭。

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