切片(slice)是 Python 中一種很有特色的特性，在正式開始之前，我們先來復(fù)習(xí)一下關(guān)于切片的知識吧。

切片主要用于序列對象中，按照索引區(qū)間截取出一段索引的內(nèi)容。

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切片的書寫形式：[i : i+n : m] ;其中，i 是切片的起始索引值，為列表首位時可省略;i+n 是切片的結(jié)束位置，為列表末位時可省略;m 可以不提供，默認(rèn)值是 1，不允許為 0，當(dāng) m 為負(fù)數(shù)時，列表翻轉(zhuǎn)。

切片的基本含義是：從序列的第 i 位索引起，向右取到后 n 位元素為止，按 m 間隔過濾 。

下面是一些很有代表性的例子，基本涵蓋了切片語法的使用要點：

# @Python貓 
li = [1, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 14, 16] 
 
# 以下寫法都可以表示整個列表，其中 X >= len(li) 
li[0:X] == li[0:] == li[:X] == li[:] == li[::] == li[-X:X] == li[-X:] 
 
li[1:5] == [4,5,6,7] # 從1起，取5-1位元素 
li[1:5:2] == [4,6] # 從1起，取5-1位元素，按2間隔過濾 
li[-1:] == [16] # 取倒數(shù)第一個元素 
li[-4:-2] == [9, 11] # 從倒數(shù)第四起，取-2-(-4)=2位元素 
li[:-2] == li[-len(li):-2] == [1,4,5,6,7,9,11] # 從頭開始，取-2-(-len(li))=7位元素 
 
# 步長為負(fù)數(shù)時，列表先翻轉(zhuǎn)，再截取 
li[::-1] == [16,14,11,9,7,6,5,4,1] # 翻轉(zhuǎn)整個列表 
li[::-2] == [16,11,7,5,1] # 翻轉(zhuǎn)整個列表，再按2間隔過濾 
li[:-5:-1] == [16,14,11,9] # 翻轉(zhuǎn)整個列表，取-5-(-len(li))=4位元素 
li[:-5:-3] == [16,9] # 翻轉(zhuǎn)整個列表，取-5-(-len(li))=4位元素，再按3間隔過濾 
 
# 切片的步長不可以為0 
li[::0]  # 報錯（ValueError: slice step cannot be zero） 

像 C/C++、Java 和 JavaScript 等語言，雖然也支持某些“切片”功能，例如截取數(shù)組或字符串的片段，但是，它們并沒有一種在語法層面上的通用性支持。

根據(jù)維基百科資料，F(xiàn)ortran 是最早支持切片語法的語言(1966)，而 Python 則是最具代表性的語言之一。

主要編程語言對切片的支持

另外，像 Perl、Ruby、Go 和 Rust 等語言，雖然也有切片，但都不及 Python 那樣靈活和自由(因為它支持 step、負(fù)數(shù)索引、缺省索引)。

編程語言中切片語法的形式

切片的基本用法就能夠滿足大部分的需求，但是，Python 切片還有一些進(jìn)階的用法，例如：切片占位符用法(可實現(xiàn)列表的賦值、刪除與拼接操作)、自定義對象實現(xiàn)切片功能、迭代器切片(itertools.islice())、文件對象切片等等。關(guān)聯(lián)閱讀：Python進(jìn)階：全面解讀高級特性之切片!

關(guān)于切片的介紹與溫習(xí)，就到這里了。

下面進(jìn)入文章標(biāo)題的問題：Python 的切片語法為什么不會出現(xiàn)索引越界呢?

當(dāng)我們根據(jù)單個索引進(jìn)行取值時，如果索引越界，就會得到報錯：“IndexError: list index out of range”。

>>> li = [1, 2] 
>>> li[5] 
Traceback (most recent call last): 
  File "<stdin>", line 1, in <module> 
IndexError: list index out of range 

對于一個非空的序列對象，假設(shè)其長度為 length，則它有效的索引值是從 0 到(length - 1)。如果把負(fù)數(shù)索引也考慮進(jìn)去，則單個索引值的有效區(qū)間是 [-length, length - 1] 閉區(qū)間。

但是，當(dāng) Python 切片中的索引超出這個范圍時，程序并不會報錯。

>>> li = [1, 2] 
>>> li[1:5]  # 右索引超出 
[2] 
>>> li[5:6]  # 左右索引都超出 
[] 

其實，對于這種現(xiàn)象，官方文檔中有所介紹：

也就是說：

• 當(dāng)左或右索引值大于序列的長度值時，就用長度值作為該索引值;
• 當(dāng)左索引值缺省或者為 None 時，就用 0 作為左索引值;
• 當(dāng)右索引值缺省或者為 None 時，就用序列長度值作為右索引值;
• 當(dāng)左索引值大于等于右索引值時，切片結(jié)果為空對象。

對照上面的例子，可以得到：

>>> li = [1, 2] 
>>> li[1:5]  # 等價于 li[1:2] 
[2] 
>>> li[5:6]  # 等價于 li[2:2] 
[] 

歸結(jié)起來一句話：Python 解釋器把可能導(dǎo)致索引越界的操作給屏蔽了，你的寫法可以很自由，但是最終的結(jié)果會被死死限制在合法的索引區(qū)間內(nèi)。

對于這個現(xiàn)象，我其實是有點疑惑的，為什么 Python 不直接報索引越界呢，為什么要修正切片的邊界值，為什么一定要返回一個值呢，即便這個值可能是個空序列?

當(dāng)我們使用“li[5:6]”時，至少在字面意義上想表達(dá)的是“取出索引從 5 到 6 所對應(yīng)的值”，就像是在說“取出書架上從左往右數(shù)的第 6 和 7 本書”。

如果程序是如實地遵照我們的指令的話，它就應(yīng)該報錯，就應(yīng)該說：對不起，書架上的書不夠數(shù)。

實話說，我并沒有查到這方面的解釋，這篇文章也不是要給大家科普 Python 在設(shè)計上有什么獨到的見解。恰恰相反，這篇文章的主要目的之一是希望得到大家的回復(fù)解答。

在 Go 語言中，遇到同樣的場景時，它的做法是報錯“runtime error: slice bounds out of range”。

在 Rust 語言中，遇到同樣的場景時，它的做法是報錯“byte index 5 is out of bounds of ......”。

在其它支持切片語法的語言中，也許還有跟 Python 一樣的設(shè)計。但是，我還不知道有沒有(學(xué)識淺薄)……

最后，繼續(xù)回到標(biāo)題中的問題“Python 的切片為什么不會索引越界”。我其實想問的問題有兩個：

當(dāng)切片語法中的索引超出邊界時，為什么 Python 還能返回結(jié)果，返回結(jié)果的計算原理是什么?

為什么 Python 的切片語法要允許索引超出邊界呢，為什么不設(shè)計成拋出索引錯誤?

對于第一個問題的回答，官方文檔已經(jīng)寫得很明白了。

對于第二個問題，本文暫時沒有答案。

也許我很快就能找到答案，但是，也可能需要很久。不管如何，本文先到此為止了。