Python基础教程: with语句详解

with语句的应用场景

编程中有很多操作都是配套使用的,这种配套的流程可以称为计算过程,Python语言为这种计算过程专门设计了一种结构:with语句。比如文件处理就是这类计算过程的典型代表。

使用with语句前后对比

没有使用with语句之前,我们是这样打开一个文件的:

try:
    # 1. [进入]
    f = open('a.txt', 'r', encoding="utf-8")
    # 2. [执行]
    print(f.read())
finally:
    if f:
        # 3. [退出]
        f.close()

python操作文件的流程一般就是这三步:

  1. [进入]用只读方式打开文件
    如果文件不存在,open()函数就会抛出一个IOError的错误,并且给出错误码和详细的信息告诉你文件不存在
  2. [执行]读取文件内容
    如果文件打开成功,接下来,调用read()方法可以一次读取文件的全部内容,Python把内容读到内存,用一个str对象表示
  3. [退出]关闭打开的文件
    文件使用完毕后必须关闭,因为文件对象会占用操作系统的资源,并且操作系统同一时间能打开的文件数量也是有限的

思考为什么关闭文件操作一定要放在finallly语句里?

由于文件读写时都有可能产生IOError,一旦出错,后面的f.close()就不会调用。所以,为了保证无论是否出错都能正确地关闭文件,我们可以使用try … finally来实现。

发现共性:

我们发现其实这种过程化的语句有共性,比如说在进去一个片段前必须做某种超赞,处理工作后又需要执行一个结束操作。比如上面的这段代码:

finally:
    if f:
        f.close()

上面的代码块就可以做一个封装。

使用with语句后,我们是这样打开一个文件的:

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'''
with open("a.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    print(f.read())

这个with语句和前面的try … finally结构是一样的,但是代码更佳简洁,并且不必调用f.close()方法。

with语句的执行原理

从解释器的角度去理解with语句执行流程。

with语句的基本形式是:

with 表达式 as 变量:
    语句块

这样的一段代码可以称为一个上下文(context),在执行with语句时,解释器会先求出表达式的值,这个值(对象)是一个上下文管理器,并且假设这个对象拥有如下两个类魔术方法:

def __enter__():
	# 描述进入上下文的动作
	pass

def __exit__():
	# 描述退出上下文的动作
	pass

with语句在求出这个上下文管理器对象之后,自动执行进入方法,并将这个对象的返回值赋值于 as 之后的变量,然后执行语句块。然后在退出上下文前,自动执行对象的退出方法。

python系统和标准库的一些类型定义了这对操作,可以直接用于with语句。比如文件对象就直接支持这一对操作,因此可以用在with语句的头部。

如果你也有类似的计算过程需要抽取出来,那么可以自定义一个类,并且包含进入、退出方法。

自定义open函数

自己实现才发现,使用装饰器和生成器就能很好的解决这个问题,不需要用到类魔术方法来实现;

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import contextlib  # 引入上下文管理包

@contextlib.contextmanager  # 给函数引入装饰器
def myopen(dir, mode):
    print("开始")
    f = open(dir, mode, encoding='utf-8')
    try:  # 上文
        yield f
    finally:  # 下文
        print("结束")
        f.close()

with myopen("a.txt", 'r') as fobj:  # 把try中的yield中的f赋值给fobj
    # with会将with后面的函数中的yield赋值给fobj
    for i in fobj:
        print(i)
        # 等待上面的循环结束后,才最终执行finally的代码,所以这就是上下文管理

输出:

开始
hello,我是a.txt的第1行文字。
结束

总结

打开文件读写、用pickle包完成数据的存储、恢复的操作,都非常适合使用with语句。

pickle包的使用案例:

try:
    with open("phone.pickle", "wb") as outf:
        pickle.dump("13193388105", outf)
except:
    print("file have errow.")


try:
    with open("phone.pickle", "rb") as outf:
        data = pickle.load(outf)
        print(type(data))
        print(data)
except:
    print("file have errow.")

我总结了一下使用with语句的优点:

  • 采用with语句的代码更简洁;

  • 防止因为忘记写f.close()而引发的错误;

  • 一个对象(上下文)的操作有进入、退出过程就可以抽取出来,并做成自动化执行;

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