理解Python中的with…as…语法

先说明一个常见问题，文件打开：

try:
    f = open(‘xxx‘)
    do something
except:
    do something
finally:
    f.close()

其实我个人不止一次在网上看到有这么写的了，这个是错的。
首先正确的如下：

try:
    f = open(‘xxx‘)
except:
    print ‘fail to open‘
    exit(-1)
try:
    do something
except:
    do something
finally:
    f.close()

很麻烦不是么，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。

在第一段错误代码中，如果异常发生在f=open(‘xxx’)的时候，比如文件不存在，立马就可以知道执行f.close()是没有意义的。改正后的解决方案就是第二段代码。

好了言归正转，开始讨论with语法。

首先我们从下面这个问题谈起，try-finally的语法结构：

set things up
try:
    do something
finally:
    tear things down

这东西是个常见结构，比如文件打开，set things up就表示f=open(‘xxx‘)，tear things down就表示f.close()。在比如像多线程锁，资源请求，最终都有一个释放的需求。Try…finally结构保证了tear things down这一段永远都会执行，即使上面do something得工作没有完全执行。

也就是说with是一个控制流语句，跟if/for/while/try之类的是一类的，with可以用来简化try finally代码，看起来可以比try finally更清晰。
这里新引入了一个”上下文管理协议"context management protocol"，实现方法是为一个类定义__enter__和__exit__两个函数。

with expresion as variable

的执行过程是，首先执行__enter__函数，它的返回值会赋给as后面的variable，想让它返回什么就返回什么，只要你知道怎么处理就可以了，如果不写as variable，返回值会被忽略。

然后，开始执行with-block中的语句，不论成功失败(比如发生异常、错误，设置sys.exit())，在with-block执行完成后，会执行__exit__函数。
这样的过程其实等价于：

try:  
      执行 __enter__的内容  
      执行 with_block.  
finally:  
      执行 __exit__内容  

最终的python-dev团队的解决方案。（python 2.5以后增加了with表达式的语法）

class controlled_execution:
    def __enter__(self):
        set things up
        return thing
    def __exit__(self, type, value, traceback):
        tear things down

with controlled_execution() as thing:
        do something

只不过，现在把一部分代码封装成了__enter__函数，清理代码封装成__exit__函数。

我们可以自己实现一个例子：

import sys  
class test:  
def __enter__(self):  
       print("enter")  
       return 1  
def __exit__(self,*args):  
       print("exit")  
       return True  
with test() as t:  
    print("t is not the result of test(), it is __enter__ returned")  
    print("t is 1, yes, it is {0}".format(t))  
    raise NameError("Hi there")  
    sys.exit()  
    print("Never here")  

在这里，python使用了with-as的语法。当python执行这一句时，会调用__enter__函数，然后把该函数return的值传给as后指定的变量。之后，python会执行下面do something的语句块。最后不论在该语句块出现了什么异常，都会在离开时执行__exit__。
另外，__exit__除了用于tear things down，还可以进行异常的监控和处理，注意后几个参数。要跳过一个异常，只需要返回该函数True即可。下面的样例代码跳过了所有的TypeError，而让其他异常正常抛出。

def __exit__(self, type, value, traceback):
    return isinstance(value, TypeError)

在python2.5及以后，file对象已经写好了__enter__和__exit__函数，我们可以这样测试：

>>> f = open("x.txt")
>>> f
<open file ‘x.txt‘, mode ‘r‘ at 0x00AE82F0>
>>> f.__enter__()
<open file ‘x.txt‘, mode ‘r‘ at 0x00AE82F0>
>>> f.read(1)
‘X‘
>>> f.__exit__(None, None, None)
>>> f.read(1)
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: I/O operation on closed file

之后，我们如果要打开文件并保证最后关闭他，只需要这么做：

with open("x.txt") as f:
    data = f.read()
    do something with data

如果有多个项，我们可以这么写：

with open("x.txt") as f1, open(‘xxx.txt‘) as f2:
    do something with f1,f2

上文说了__exit__函数可以进行部分异常的处理，如果我们不在这个函数中处理异常，他会正常抛出，这时候我们可以这样写（python 2.7及以上版本，之前的版本参考使用contextlib.nested这个库函数）：

try:
    with open( "a.txt" ) as f :
        do something
except xxxError:
    do something about exception

总之，with-as表达式极大的简化了每次写finally的工作，这对保持代码的优雅性是有极大帮助的。