with語句的應用場景

  程式設計中有很多操作都是配套使用的，這種配套的流程可以稱為計算過程，Python語言為這種計算過程專門設計了一種結構：with語句。比如檔案處理就是這類計算過程的典型代表。

使用with語句前後對比

沒有使用with語句之前，我們是這樣開啟一個檔案的：

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

python操作檔案的流程一般就是這三步：

1. [進入]用只讀方式開啟檔案
   如果檔案不存在，open()函式就會丟擲一個IOError的錯誤，並且給出錯誤碼和詳細的資訊告訴你檔案不存在
2. [執行]讀取檔案內容
   如果檔案開啟成功，接下來，呼叫read()方法可以一次讀取檔案的全部內容，Python把內容讀到記憶體，用一個str物件表示
3. [退出]關閉開啟的檔案
   檔案使用完畢後必須關閉，因為檔案物件會佔用作業系統的資源，並且作業系統同一時間能開啟的檔案數量也是有限的

思考為什麼關閉檔案操作一定要放在finallly語句裡？
  由於檔案讀寫時都有可能產生IOError，一旦出錯，後面的f.close()就不會呼叫。所以，為了保證無論是否出錯都能正確地關閉檔案，我們可以使用try ... finally來實現。

發現共性：
我們發現其實這種過程化的語句有共性，比如說在進去一個片段前必須做某種超讚，處理工作後又需要執行一個結束操作。比如上面的這段程式碼：

finally:
    if f:
        f.close()

就可以做一個封裝。

使用with語句後，我們是這樣開啟一個檔案的：

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

這個with語句和前面的try ... finally結構是一樣的，但是程式碼更佳簡潔，並且不必呼叫f.close()方法。

with語句的執行原理

從直譯器的角度去理解with語句執行流程。

with語句的基本形式是：

with 表示式 as 變數：
    語句塊

  這樣的一段程式碼可以稱為一個上下文（context），在執行with語句時，直譯器會先求出表示式的值，這個值（物件）是一個上下文管理器，並且這個物件擁有如下類構造方法：

    def __enter__():
        # 描述進入上下文的動作
        pass

    def __exit__():
        # 描述退出上下文的動作
        pass

with語句在求出這個上下文管理器物件之後，自動執行進入方法，並將這個物件的返回值賦值於 as 之後的變數，然後執行語句塊。然後在退出上下文前，自動執行物件的退出方法。

python系統和標準庫的一些型別定義了這對操作，可以直接用於with語句。比如檔案物件就直接支援這一對操作，因此可以用在with語句的頭部。

如果你也有類似的計算過程需要抽取出來，那麼可以自定義一個類，並且包含進入、退出方法。

總結

開啟檔案讀寫、用pickle包完成資料的儲存、恢復的操作，都非常適合使用with語句。

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.")

我總結了兩個使用with語句的優點：

1. 採用with語句的程式碼更簡潔

2. 防止因為忘記寫f.close()而引發的錯誤

3. 一個物件的操作有進入、退出過程可以抽取出來，並做成自動化執行

參考

《從問題到程式用Python程式設計和計算