Python 之进阶语法：with...as...

1. Python with…as…是什么

Python 的 with…as… 语句，就像一个贴心的管家，负责照顾你的资源，让你不再担心忘记关闭文件、网络连接或数据库事务等。这个管家在你进入“房间”时自动打开门，离开时帮你把门关上，真的是非常贴心！

这个管家的工作方式很简单，你只需要在 with 后面跟上你要管理的资源，然后在 as 后面给这个资源起个名字。一旦你进入了这个“房间”，这个资源就被自动管理了。

1.1 with…as…语法结构

with expression [as target]:with body

参数说明：

expression：是一个需要执行的表达式；
target：是一个变量或者元组，存储的是expression表达式执行返回的结果，[ ]表示该参数为可选参数。

1.2 with…as…用法示例

例如，当你打开一个文件时，你可能会这样写：

file = open("example.txt", "r")  # 手动打开
content = file.read()  
file.close()  # 手动关闭

但是这样写有个问题，如果代码在读取文件内容或关闭文件时出现异常，文件可能不会被正确关闭。这时，你就可以请出 with…as… 语句来帮忙：

with open("example.txt", "r") as file:  content = file.read()  # 在这里你可以放心地使用file，不必担心忘记关闭它。

 这样，无论在 with 块中的代码是否出现异常，文件都会在退出块时被自动关闭，你就不必再担心忘记关闭文件了。

with…as…语句，在Python中叫做：上下文管理器，它在 Python 中实现了自动分配并释放资源。

2. Python with…as…工作原理

2.1 with…as…的由来

with…as 是 python 的控制流语句，像 if ，while一样。

with…as 语句是简化版的 try…except…finally语句。

先理解一下 try…except…finally 语句是干啥的。

实际上 try…except 语句和 try…finally 语句是两种语句，用于不同的场景。但是当二者结合在一起时，可以“实现稳定性和灵活性更好的设计”。

2.1.1 try…except 语句

用于处理程序执行过程中的异常情况，比如语法错误、从未定义变量上取值等等，也就是一些python程序本身引发的异常、报错。比如你在python下面输入 1 / 0：

a = 1 / 0
print(a)
# ZeroDivisionError: division by zero

是的，上面的代码会引发一个ZeroDivisionError异常，因为它在尝试将1除以0。在Python中，任何数字除以0都是未定义的，所以会引发这个错误。

如果你想避免这个错误，你可以使用try和except语句来捕获这个异常：

# 声明变量a，并赋值为1除以0，这会导致ZeroDivisionError  
a = 1 / 0  # 尝试执行接下来的代码块，如果发生异常，则执行except块  
try:  # 打印变量a的值，因为a = 1 / 0，所以这里会引发ZeroDivisionError  print(a)  # 如果try块中的代码引发ZeroDivisionError异常，则执行此except块  
except ZeroDivisionError:    # 当除以零时，打印一个错误消息  print("Division by zero is not allowed!")

这样，当尝试除以零时，程序不会崩溃，而是会输出一个错误消息。

try…except 的标准格式

try:# normal block
except A:# exc A block
except:# exc other block
else:# noError block 

程序执行流程是：

–>执行normal block

–>发现有A错误，执行 exc A block(即处理异常)

–>结束

如果没有A错误呢？

–>执行normal block

–>发现B错误，开始寻找匹配B的异常处理方法，发现A，跳过，发现except others(即except:)，执行exc other block

–>结束

如果没有错误呢？

–>执行normal block

–>全程没有错误，跳入else 执行noError block

–>结束

我们发现，一旦跳入了某条except语句，就会执行相应的异常处理方法(block)，执行完毕就会结束。不会再返回try的normal block继续执行了。

try:a = 1 / 2  # a normal number/variableprint(a)b = 1 / 0  # an abnormal number/variableprint(b)c = 2 / 1  # a normal number/variableprint(c)
except:print("Error")

结果是，先打出了一个0.5，又打出了一个Error。就是把ZeroDivisionError错误捕获了。

先执行 try 后面这一堆语句，由上至下：

• step1: a 正常，打印a. 于是打印出0.5 (python3.x以后都输出浮点数)

• step2: b, 不正常了，0 不能做除数，所以这是一个错误。直接跳到except报错去。于是打印了Error。

• step3: 其实没有step3，因为程序结束了。c是在错误发生之后的b语句后才出现，根本轮不到执行它。也就看不到打印出的c了

但这还不是 try…except 的所有用法，except后面还能跟表达式的。

所谓的表达式，就是错误的定义。也就是说，我们可以捕捉一些我们想要捕捉的异常。而不是什么异常都报出来。

异常分为两类：

• python标准异常

• 自定义异常

我们先抛开自定义异常(因为涉及到类的概念)，看看 except 都能捕捉到哪些 python 标准异常。

请查看：Python 异常处理

2.1.2 try…finallly 语句

用于无论执行过程中有没有异常，都要执行清场工作。

try:  execution block  # 正常执行模块  
except A:  exc A block # 发生A错误时执行  
except B:  exc B block # 发生B错误时执行  
except:  other block # 发生除了A,B错误以外的其他错误时执行  
else:  if no exception, jump to here # 没有错误时执行  
finally:  final block  # 总是执行  

tips: 注意顺序不能乱，否则会有语法错误。如果用 else 就必须有 except，否则会有语法错误。

try:a = 1 / 2print(a)print(m)  # 抛出 NameError异常, 此后的语句都不在执行b = 1 / 0print(b)c = 2 / 1print(c)
except NameError:print("Ops!!")  # 捕获到异常
except ZeroDivisionError:print("Wrong math!!")
except:print("Error")
else:print("No error! yeah!")
finally:  # 是否异常都执行该代码块print("Successfully!")

代码分析：

1. try 块开始。
2. a = 1 / 2：这行代码是合法的，所以 a 被赋值为 0.5。
3. print(a)：输出 0.5。
4. print(m)：这行代码尝试打印变量 m，但在此之前没有定义 m，所以会抛出一个 NameError 异常。
5. 由于在 try 块中抛出了 NameError 异常，所以会跳到相应的 except 块。该块捕获到异常并输出 “Ops!!”。
6. 由于异常已经被捕获，后面的代码（包括 b = 1 / 0、print(b)、c = 2 / 1 和 print(c)）都不会执行。
7. 跳过 else 块（因为有一个被捕获的异常）。
8. 进入 finally 块，并输出 “Successfully!”。

总结：

• 当运行此代码时，输出将是：

0.5 
Ops!! 
Successfully!

• 注意：尽管有 b = 1 / 0 和 c = 2 / 1，但它们不会被执行或输出，因为前面的 NameError 异常已被捕获。

说完上面两个概念，我们再来说说 with…as…语句。with…as…是从Python2.5引入的一个新的语法，它是一种上下文管理协议，目的在于从流程图中把 try，except 和finally 关键字和资源分配释放相关代码统统去掉，简化try...except...finlally的处理流程。

2.2 with…as…工作原理

with…as…语句相当于下面这段代码：

try:  # 尝试打开名为'example.txt'的文件，模式为'r'，表示只读模式。  f = open('example.txt','r')  
except:  # 如果在尝试打开文件时发生任何异常（例如文件不存在），则执行此块。  print('fail to open')  # 打印错误消息，告知用户无法打开文件。  exit()  # 终止程序。  
else:  # 如果打开文件成功，则尝试读取文件内容并打印  print(f.read())finally:  # 不论是否发生异常，最后都会执行此块。  f.close()  # 关闭文件。这一步很重要，因为它确保文件资源被正确释放。

这是不是很麻烦，但正确的方法就是这么写。
我们为什么要写finally，是因为防止程序抛出异常最后不能关闭文件，但是需要关闭文件有一个前提就是文件已经打开了。