Python文件和异常

程序和运行时数据是在内存中驻留的，涉及到数据交换的地方，通常是磁盘、网络等，因此需要IO接口。

IO编程中，Stream（流）是一个很重要的概念，可以把流想象成一个水管，数据就是水管里的水，但是只能单向流动。Input Stream就是数据从外面（磁盘、网络）流进内存，Output Stream就是数据从内存流到外面去。

CPU和内存的速度远远高于外设的速度。

• 同步IO
• 异步IO

操作IO的能力都是由操作系统提供的，每一种编程语言都会把操作系统提供的低级C接口封装起来方便使用。

1. 文件

1.1 读文件

try:
	f = open(r'C:\Users\84745\Desktop\test.txt', 'r')
	print(f.read())
finally:
	if f:
		f.close() # 关闭文件

由于反斜杠在Python中被视为转义标记，为在Windows中确保万无一失，应以原始字符串的方式指定路径，即在开头的单引号前加上r。

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。

Python引入了with语句来自动帮我们调用close()方法。

with open(r'C:\Users\84745\Desktop\test.txt') as f:
	contents = f.read()
	print(contents)

# 逐行读取
filename = 'pi_digits.txt'

with open(filename) as f:
    for line in f:
        print(line)

# 在with代码块外访问文件的内容
filename = 'pi_digits.txt'

with open(filename) as f:
    lines = f.readlines()

for line in lines:
    print(line.rstrip())

3.1415926535
  8979323846
  2643383279

1.2 写文件

写文件和读文件的唯一区别是调用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。

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。

filename = 'programming.txt'

with open(filename, 'w') as f:
    f.write("I love programming.")

1.3 序列化

我们把变量从内存中变成可存储或传输的过程称之为序列化。

把变量内容从序列化的对象重新读到内存里称之为反序列化。

Python提供了pickle模块来实现序列化。

>>> d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
>>> f = open('dump.txt', 'wb')
>>> pickle.dump(d, f)
>>> f.close()
>>> f = open('dump.txt', 'rb')
>>> d = pickle.load(f)
>>> f.close()
>>> d
{'name': 'Bob', 'age': 20, 'score': 88}

1.3.1 JSON

如果我们要在不同的编程语言之间传递对象，就必须把对象序列化为标准格式，比如XML，但更好的方法是序列化为JSON，因为JSON表示出来就是一个字符串，可以被所有语言读取，也可以方便地存储到磁盘或者通过网络传输。

Python内置的json模块提供了非常完善的Python对象到JSON格式的转换。

>>> import json
>>> d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
>>> json.dumps(d)
'{"name": "Bob", "age": 20, "score": 88}'
>>> json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
>>> json.loads(json_str)
{'age': 20, 'score': 88, 'name': 'Bob'}

import json

class Student(object):
    def __init__(self, name, age, score):
        self.name = name
        self.age = age
        self.score = score

def student2dict(std):
    return {
        'name': std.name,
        'age': std.age,
        'score': std.score
    }

s = Student('Bob', 20, 88)
print(json.dumps(s, default=student2dict))

# {"name": "Bob", "age": 20, "score": 88}

通常class的实例都有一个__dict__属性，它就是一个字典，用来存储实例变量。

import json

class Student(object):
    def __init__(self, name, age, score):
        self.name = name
        self.age = age
        self.score = score

s = Student('Bob', 20, 88)
print(json.dumps(s, default=lambda obj: obj.__dict__))

# {"name": "Bob", "age": 20, "score": 88}

# 把JSON反序列化为一个Student对象实例。
import json

class Student(object):
    def __init__(self, name, age, score):
        self.name = name
        self.age = age
        self.score = score

def dict2student(d):
    return Student(d['name'], d['age'], d['score'])

json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
print(json.loads(json_str, object_hook=dict2student))

# <__main__.Student object at 0x00BBAA30>

2. 异常

Python使用被称为异常的特殊对象来管理程序执行期间发生的错误。

2.1 处理异常

如果你编写了处理该异常的代码，程序将继续运行；如果你未对异常进行处理，程序将停止，并显示一个Traceback，其中包含有关异常的报告。

异常是使用try-except代码块处理的。

try:
    print(5/0)
except ZeroDivisionError:
    print("You can't divide by zero!")

# You can't divide by zero!

一个try语句可能包含多个except子句，分别来处理不同的特定的异常。最多只有一个分支会被执行。

一个except子句可以同时处理多个异常，这些异常将被放在一个括号里成为一个元组。

最后一个except子句可以忽略异常的名称，它将被当作通配符使用。你可以使用这种方法打印一个错误信息，然后再次把异常抛出。

try-except语句还有一个可选的else子句，如果使用这个子句，那么必须放在所有的except子句之后。这个子句将在try子句没有发生任何异常的时候执行。

2.2 抛出异常

Python使用raise语句抛出一个指定的异常。

raise唯一的一个参数指定了要被抛出的异常。它必须是一个异常的实例或者是异常的类（即Exception的子类）。

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参考资料：

• Python3 教程 | 菜鸟教程
• Python教程 - 廖雪峰的官方网站
• 《Python编程从入门到实践》——【美】Eric Matthes 著