Python中with语句的理解

本文详细介绍了Python中with语句的使用方法及其背后的原理。包括with语句的起源、作用、语法格式,以及如何通过具体案例理解其在异常处理中的应用。
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Num01–>with语句的来源

在Python2.5中with关键字被加入。它是用来替代try…except…finally…的模式。

Num02–>with语句的作用

with语句使用于对资源进行访问的场合。确保使用过程中不管是否发生异常,都会执行必要的“清理”操作,并释放资源。比如文件使用后自动关闭,线程中锁的自动获取和释放。

Num03–>with语句的语法格式

with EXPR [ as  VAR ]:
    BLOCK

简单说明:
1,EXPR可以是任意表达式。

2as  VAR是可选的。

3BLOCKwith语句的语句体 

加以说明:

1,计算EXPR,并获取一个上下文管理器。

2,上下文管理器的exit()方法被保存起来用于之后的调用。

3,调用上下文管理器的enter()方法

4,如果with表达式包含as VAR,那么EXPR的返回值被赋值给VAR。

5,执行BLOCK中的表达式

6,调永上下文管理器的exit()方法。如果BLOCK的执行过程中发生了一个异常导致程序退出,那么异常中的type、value、和traceback(也就是sys.exc_info()的返回值)将作为参数传递给exit()方法,然后异常抛出在控制台。否则将传递三个None值。

以上过程,用代码表示如下:

mgr = (EXPR)
exit = type(mgr).__exit__  # 这里没有执行
value = type(mgr).__enter__(mgr)
exc = True

try:
    try:
        VAR = value  # 如果有 as VAR
        BLOCK
    except:
        exc = False
        if not exit(mgr, *sys.exc_info()):
            raise
finally:
    if exc:
        exit(mgr, None, None, None)

注意:

1,如果上下文管理器中没有enter()或者exit()中的任意一个方法,那么解释器会抛出一个AttributeError.

2,在BLOCK中发生异常后,如果exit()方法返回一个可以被看成是True的值,那么这个异常就不会被抛出,后面的代码会继续执行。

Num04–>没有异常案例


class my_name:
    def __enter__(self):
        print("调用__enter__()方法")
        return "xiaoke"

    def __exit__(self, type, value, trace):
        print("调用__exit__()方法")


def get_name():
    return my_name()


with get_name() as name:
    print("my  name  is :", name)

# 结果如下:
# 调用__enter__()方法
# my  name  is : xiaoke
# 调用__exit__()方法

Num05–>有异常案例

class number:
    # with语句执行的时候调用
    def __enter__(self):
        print("调用_enter_()方法")
        return self

    # with语句执行完毕,结束的时候调用
    def __exit__(self, type, value, trace):
        print("type:", type)
        print("value:", value)
        print("trace:", trace)

    # 当有异常的时候,那么就不会有返回值
    def do_number(self):
        num = 10 / 0
        return num + 100


with number()as result:
    res = result.do_number()
    print(res)
    # 结果如下:
    # 调用_enter_()方法
    # type: <class 'ZeroDivisionError'>
    # value: division by zero
    # trace: <traceback object at 0x00000224182AE388>
    # Traceback (most recent call last):
    #   File "E:/pycharmProject/Test49.py", line 56, in <module>
    #     res = result.do_number()
    #   File "E:/pycharmProject/Test49.py", line 51, in do_number
    #     num = 10 / 0
    # ZeroDivisionError: division by zero

Num06–>在Python3.5中加入,协程中使用with,要加入async关键字

官网代码:
import asyncio

async def coro(name, lock):
    print('coro {}: waiting for lock'.format(name))
    async with lock:
        print('coro {}: holding the lock'.format(name))
        await asyncio.sleep(1)
        print('coro {}: releasing the lock'.format(name))

loop = asyncio.get_event_loop()
lock = asyncio.Lock()
coros = asyncio.gather(coro(1, lock), coro(2, lock))
try:
    loop.run_until_complete(coros)
finally:
    loop.close()

输出代码:

coro 1: waiting for lock
coro 1: holding the lock
coro 2: waiting for lock
coro 1: releasing the lock
coro 2: holding the lock
coro 2: releasing the lock
文章参考资料如下:
1,官网:https://www.python.org/dev/peps/pep-0343/
2http://yuez.me/python-zhong-de-guan-jian-zi-with-xiang-jie/

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<think>首先,用户的问题是:“我想理解pythonwith as语句的功能和用途 请问Python with as语句的作用及使用场景”。我需要基于系统级指令来回答。 系统级指令关键点: - 所有行内数学表达式必须用$...$格式。 - 独立公式用$$...$$并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如:[^1]。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证真实可靠。 - 参考提供的引用:[^1]和[^2],但用户的问题是关于with as语句的,所以我应该基于这些引用来构建回答。 提供的引用: - 引用[1]: with as用于资源访问,确保清理操作,如文件关闭、锁释放。例子是文件处理。 - 引用[2]: with as执行顺序:先执行expression的__enter__函数,返回值赋给as后的variable,然后执行代码块,最后执行__exit__函数。 用户的问题焦点:with as语句的功能、用途、作用和使用场景。 回答结构: 1. **逐步解决问题**:从基础到深入,清晰地解释。 2. **使用中文**:整个回答用中文。 3. **数学表达式**:如果涉及数学,用指定格式。但用户的问题是关于Python编程的,可能不涉及数学,所以可能不需要。但指令说“所有行内数学表达式”,如果不涉及,可以忽略。 4. **生成相关问题**:在最后添加“§§相关问题§§”部分,列出几个相关问题。 5. **引用标识**:在回答中,如果引用参考内容,在末尾添加[^1]或[^2]。用户提供了引用[1]和[2],我应该自然地融入。 大纲回答: - **介绍作用**:解释with as语句的核心功能——上下文管理,确保资源被正确获取和释放。 - **详细解释**:描述执行顺序,基于引用[2]。 - **使用场景**:基于引用[1],给出常见场景如文件处理、数据库连接、锁管理等。 - **例子**:提供一个简单的Python代码示例来演示。 - **好处**:强调为什么使用它,比如避免资源泄漏、简化代码。 - **相关问题**:在最后生成几个相关问题。 代码示例:用户的问题是关于with as的,我应该包括一个代码块来展示用法。类似于示例中的快速排序代码块。 引用标识:在解释时,自然地添加引用。例如,当提到资源清理时,添加[^1];当提到执行顺序时,添加[^2]。 最终回答结构: 1. 开头直接回答问题。 2. 解释功能和用途。 3. 描述执行顺序。 4. 列出使用场景。 5. 提供代码示例。 6. 总结好处。 7. 生成相关问题。 确保真实可靠:基于标准Python知识,with as语句依赖于上下文管理器协议,即__enter__和__exit__方法。</think>### Python中`with as`语句的功能与用途 `with as`语句Python中的上下文管理机制,主要用于简化资源管理,确保在代码执行前后自动执行必要的初始化和清理操作。其核心作用是避免资源泄漏(如文件未关闭、锁未释放),提高代码的可读性和健壮性。下面我将逐步解释其功能、用途和执行流程。 #### 1. **主要功能** - **自动资源管理**:`with as`语句适用于访问需要“获取-使用-释放”模式的资源,例如文件、数据库连接或线程锁。它确保无论代码块是否发生异常,都会执行清理操作(如关闭文件或释放锁),从而防止资源泄漏[^1]。 - **简化错误处理**:传统方法(如`try-finally`)需要手动编写清理代码,而`with as`通过内置协议自动处理异常,减少冗余代码。 - **上下文管理协议**:基于Python的上下文管理器协议(`__enter__`和`__exit__`方法),`with as`语句封装了资源的生命周期管理。 #### 2. **执行顺序** 根据上下文管理器的设计,`with as`语句的执行流程如下(基于引用[2]): - **步骤1**:执行`expression`(如`open('file.txt')`)的`__enter__`方法,该方法初始化资源(如打开文件),其返回值赋给`as`后的变量(例如`f`)。 - **步骤2**:执行代码块中的操作(如读取文件内容)。 - **步骤3**:无论是否发生异常,代码块结束后自动执行`expression`的`__exit__`方法,进行清理(如关闭文件)。 这种顺序确保了资源的可靠释放,即使在代码块中出现错误时也不会中断清理过程[^2]。 #### 3. **常见使用场景** `with as`语句特别适用于以下资源密集型场景: - **文件处理**:自动打开和关闭文件,避免文件句柄泄漏。 ```python with open('data.txt', 'r') as f: # __enter__打开文件,f为文件对象 content = f.read() # 执行读取操作 # 退出with块时,__exit__自动关闭文件 ``` - **数据库连接**:管理数据库会话,确保连接在使用后正确关闭。 - **线程同步**:自动获取和释放锁,防止死锁。 ```python import threading lock = threading.Lock() with lock: # __enter__获取锁,__exit__释放锁 # 执行临界区代码 ``` - **网络资源**:如HTTP请求或Socket连接,自动处理连接的建立和断开。 - **自定义资源**:通过实现`__enter__`和`__exit__`方法,扩展用于任何需要清理的对象(例如临时文件删除或内存释放)。 #### 4. **好处与优势** - **代码简洁**:减少样板代码(如`try-finally`块),使逻辑更清晰。 - **错误安全**:异常发生时,`__exit__`方法会处理资源回收,提升程序稳定性。 - **可读性强**:明确标识资源的作用域,便于维护。 例如,在文件处理中,传统方法需要手动关闭文件,而`with as`自动处理,避免了忘记关闭文件的风险[^1]。 #### 5. **简单示例** 以下代码演示了`with as`在文件读写中的应用: ```python # 写入文件并自动关闭 with open('output.txt', 'w') as file: file.write('Hello, World!') # 代码块执行 # 退出with块后,文件自动关闭,无需file.close() ``` ### 总结 `with as`语句通过上下文管理器协议,提供了一种优雅的资源管理方式,核心是确保资源的获取和释放自动化。它广泛应用于文件I/O、数据库操作、并发控制等场景,显著提升代码的可靠性和可维护性[^1][^2]。
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