python中‘with xxx as xxx :’原理的深度剖析

一.with对文件读取写入等操作:

以下代码演示了Python基本的文件操作,包括 open,read,write:

python中‘with xxx as xxx :’原理的深度剖析_第1张图片

输出结果为:

 

读文件:

要以读文件的模式打开一个文件对象,使用Python内置的open()函数,传入文件名和标示符:

>>> f = open('E:\python\python\test.txt', 'r')

标示符'r'表示(注意:‘rb’表示读取图片或者视频等二进制),这样,我们就成功地打开了一个文件。

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:

f=open('E:\python\python\notfound.txt', 'r')
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'E:\python\python\notfound.txt'

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

>>> f.read()
'Hello, python!'

最后一步是调用close()方法关闭文件。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:

>>> f.close()

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:

try:
    f = open('/path/', 'r')
    print(f.read())
finally:
    if f:
        f.close()

每次都这么写实在太繁琐,所以,Python引入了with语句来自动帮我们调用close()方法:

with open('/path/to/file', 'r') as f:
    print(f.read())

这和前面的try ... finally是一样的,但是代码更佳简洁,并且不必调用f.close()方法。

调用read()会一次性读取文件的全部内容,如果文件有20G,内存就爆了,所以,要保险起见,可以反复调用read(size)方法,每次最多读取size个字节的内容。另外,调用readline()可以每次读取一行内容,调用readlines()一次读取所有内容并按行返回list。因此,要根据需要决定怎么调用。

如果文件很小,read()一次性读取最方便;如果不能确定文件大小,反复调用read(size)比较保险;如果是配置文件,调用readlines()最方便:

for line in f.readlines():
    print(line.strip()) # 把末尾的'\n'删掉

写文件

写文件和读文件是一样的,唯一区别是调用open()函数时,传入标识符'w'或者'wb'表示写文本文件或写二进制文件:****

>>> f = open('E:\python\python\test.txt', 'w')
>>> f.write('Hello, python!')
>>> f.close()

可以反复调用write()来写入文件,但是务必要调用f.close()来关闭文件。当我们写文件时,操作系统往往不会立刻把数据写入磁盘,而是放到内存缓存起来,空闲的时候再慢慢写入。只有调用close()方法时,操作系统才保证把没有写入的数据全部写入磁盘。忘记调用close()的后果是数据可能只写了一部分到磁盘,剩下的丢失了。所以,还是用with语句来得保险:

with open('E:\python\python\test.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, python!')

要写入特定编码的文本文件,请给open()函数传入encoding参数,将字符串自动转换成指定编码

字符编码

要读取非UTF-8编码的文本文件,需要给open()函数传入encoding参数,例如,读取GBK编码的文件:

>>> f = open('E:\python\python\gbk.txt', 'r', encoding='gbk')
>>> f.read()
'测试'

或者读取‘iso-8859-1’格式的cifar数据集内容:

python中‘with xxx as xxx :’原理的深度剖析_第2张图片

遇到有些编码不规范的文件,你可能会遇到UnicodeDecodeError,因为在文本文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。遇到这种情况,open()函数还接收一个errors参数,表示如果遇到编码错误后如何处理。最简单的方式是直接忽略:

>>> f = open('E:\python\python\gbk.txt', 'r', encoding='gbk', errors='ignore')

二进制文件

前面讲的默认都是读取文本文件,并且是UTF-8编码的文本文件。要读取二进制文件,比如图片、视频等等,用 ‘rb’ 模式打开文件即可:

>>> f = open('E:\python\python\test.jpg', 'rb')
>>> f.read()
b'\xff\xd8\xff\xe1\x00\x18Exif\x00\x00...' # 十六进制表示的字节

总结:以后读写文件尽量使用with open语句,少使用f = open()语句

对于多个文件的读写,可以写成以下两种方式:

1、

with open('C:\Desktop\text.txt','r') as f:
    with open('C:\Desktop\text1.txt','r') as f1:
        with open('C:\Desktop\text2.txt','r') as f2      
        ........       
        ........       
        ........

2、

with open(''C:\Desktop\text.txt','r') as f:
........
with open(''C:\Desktop\text1.txt','r') as f1:
........
with open('C:\Desktop\text2.txt','r') as f2:
........

文件的读写方式列表:

python中‘with xxx as xxx :’原理的深度剖析_第3张图片

File 对象属性:

python中‘with xxx as xxx :’原理的深度剖析_第4张图片

reference

python 使用 with open() as 读写文件

二.with的另外用法:

with语句的工作原理:

紧跟with后面的语句会被求值,返回对象的enter()方法被调用,这个方法的返回值将被赋值给as关键字后面的变量,当with后面的代码块全部被执行完之后,将调用前面返回对象的exit()方法。

with语句最关键的地方在于被求值对象必须有enter()和exit()这两个方法,那我们就可以通过自己实现这两方法来自定义with语句处理异常。

enter()/exit()这两个方法,其中__enter__()方法在语句体(with语句包裹起来的代码块)执行之前进入运行,___exit__()方法在语句体执行完毕退出后运行。

with后面返回的对象要求必须有这两个方法,而文件对象f刚好是有这两个方法的。

python中‘with xxx as xxx :’原理的深度剖析_第5张图片

python中‘with xxx as xxx :’原理的深度剖析_第6张图片

object.enter(self)

进入与此对象相关的运行时上下文。with语句将将此方法的返回值绑定到语句的AS子句中指定的目标(如果有设置的话)

object.exit(self, exc_type, exc_value, traceback)

退出与此对象相关的运行时上下文。参数描述导致上下文退出的异常。如果上下文运行时没有异常发生,那么三个参数都将置为None。 如果有异常发生,并且该方法希望抑制异常(即阻止它被传播),则它应该返回True。否则,异常将在退出该方法时正常处理。

注意:

exit()方法不应该重新抛出传入的异常,这是调用者的职责。

三个实例:

1.无异常:

class Test:
    def __enter__(self):
        print('__enter__() is call!')
        return self
​
    def dosomething(self):
        print('dosomethong!')
​
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print('__exit__() is call!')
        print(f'type:{exc_type}')
        print(f'value:{exc_value}')
        print(f'trace:{traceback}')
        print('__exit()__ is call!')
​
with Test() as sample:
    sample.dosomething()
​
​
>>>__enter__() is call!
>>>dosomethong!
>>>__exit__() is call!
>>>type:None
>>>value:None
>>>trace:None
>>>__exit()__ is call!

以上的实例Text,我们注意到他带有enter()/exit()这两个方法,当对象被实例化时,就会主动调用enter()方法,任务执行完成后就会调用exit()方法,另外,注意到,exit()方法是带有三个参数的(exc_type, exc_value, traceback), 依据上面的官方说明:如果上下文运行时没有异常发生,那么三个参数都将置为None, 这里三个参数由于没有发生异常,的确是置为了None, 与预期一致。

2.出现并抛出异常:

class Test:
    def __enter__(self):
        print('__enter__() is call!')
        return self
​
    def dosomething(self):
        x = 1/0
        print('dosomethong!')
​
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print('__exit__() is call!')
        print(f'type:{exc_type}')
        print(f'value:{exc_value}')
        print(f'trace:{traceback}')
        print('__exit()__ is call!')
        # return True
​
​
with Test() as sample:
    sample.dosomething()
>>>
__enter__() is call!
Traceback (most recent call last):
__exit__() is call!
type:
  File "C:/Users/xxx/PycharmProjects/Test1/test.py", line 23, in 
value:division by zero
    sample.dosomething()
trace:
  File "C:/Users/xxx/PycharmProjects/Test1/test.py", line 10, in dosomething
__exit()__ is call!
    x = 1/0
ZeroDivisionError: division by zero

从结果可以看出, 在执行到dosomethong时就发生了异常,然后将异常传给了exit(), 依据上面的官方说明:如果有异常发生,并且该方法希望抑制异常(即阻止它被传播),则它应该返回True。否则,异常将在退出该方法时正常处理。当前exit并没有写明返回True,故会抛出异常,也是合理的,但是正常来讲,程序应该是不希望它抛出异常的,这也是调用者的职责,我们将再次修改exit, 将其返回设置为True,

3.出现异常,阻止异常抛出:

class Test:
    def __enter__(self):
        print('__enter__() is call!')
        return self
​
    def dosomething(self):
        x = 1/0
        print('dosomethong!')
​
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print('__exit__() is call!')
        print(f'type:{exc_type}')
        print(f'value:{exc_value}')
        print(f'trace:{traceback}')
        print('__exit()__ is call!')
        return True
​
​
with Test() as sample:
    sample.dosomething()
​
>>>
__enter__() is call!
__exit__() is call!
type:
value:division by zero
trace:
__exit()__ is call!

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