Python学习——文件操作和异常处理

在上一篇文章中，我们介绍了 Python 的函数和模块，现在我们介绍 Python 中的异常和文件。

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异常和文件

异常

异常也叫例外。在之前的几篇文章中，你已经看到过异常。当程序运行错误是出现，比如不正确的调用和代码不规范等。当你的程序出现意外情况是就会发生异常并终止运行。
下面代码用 5 除以 0 产生 ZeroDivisionError 异常。

num1 = 5 
num2 = 0
print(num1/num2)

运行结果：

>>>
ZeroDivisionError: division by zero
>>>

不同的原因产生不同的异常，一般有：
ImportError：引入模块错误，通常是模块不存在。
IndexError：读取列表超出索引范围。
NameError：使用未声明的变量。
SyntaxError：代码语法错误。
TypeError：当操作或函数处理不合适类型。
ValueError：内建操作或函数，接收到类型正确，但值不正确。

Python 还有其他几个内置的异常，比如 ZeroDivisionError 和 OSError。第三方库也经常定义自己的异常。

异常处理
我们使用 try/except 语句捕捉程序运行时产生的异常。
try 块用来包含可能产生异常的代码块。如果产生异常 try 块停止运行，except 块里的代码开始执行，如果程序运行一切正常，则不会执行 except 块里的代码。

try:
 num1 = 5
 num2 = 0
 print(num1/num2)
 print("Done!")
except ZeroDivisionError:
 print("Has a error")
 print("due to zero division")

运行结果：

>>>
Has a error
due to zero division
>>>

上面的例子里 except 语句定义了 ZeroDivisionError 异常捕捉。

try 语句可以拥有多个 except 定义语句来处理异常。多个异常也可以使用一个 except 块来捕捉。

try:
 var = 5
 print(var + "string!")
 print(var/2)
except ZeroDivisionError:
 print("Divided by zero!")
except (ValueError,TypeError):
 print("Has a error!")

运行结果：

>>>
Has a error!
>>>

except 语句如果没有申明要铺获的异常，将捕获所有的异常。我们应该谨慎地使用这种异常处理方式，它虽然捕获了意外错误但是却把编程错误隐藏了。

try:
 var = 5
 print(var + "string!")
 print(var/2)
except:
 print("An error occurred")

运行结果：

>>>
An error occurred
>>>

这种异常处理方式通常用在处理用户输入。

finally 语句
假设你正在读取一份文件。你应该确保文件对象被正确关闭，无论是否会发生异常。
为了确保代码最终能够运行不论是否有异常发生，我们可以使用 finally 语句。finally 放在 try/except 语句的后面。

try:
 str = "Hello"
 var = 5
 print(str)
 print(var/0)
except ZeroDivisionError:
 print("Divided by zero")
finally:
 print("This code will run no matter what")

运行结果：

>>>
Hello
Divided by zero
This code will run no matter what
>>>

下面代码会输出什么？

try:
 print(1)
except:
 print("a")
finally:
 print("Hello")

运行结果：

>>>
1
Hello
>>>

finally 语句最终会被执行不管前面的异常到没有捕捉到，包括在 except 语句里产生的异常。

try:
 print(1)
 print(5/0)
except ZeroDivisionError:
 print(Error_var)
finally:
 print("This is executed last!")

运行结果：

>>>
1
This is executed last!
ZeroDivisionError: division by zero
During handling of the above exception, another exception occurred:
NameError: name 'Error_var' is not defined
>>>

抛出异常
使用 raise 语句抛出一个异常

print(1)
raise ZeroDivisionError
print(5)

运行结果：

>>>
1
ZeroDivisionError
>>>

你需要声明你要抛出的例外名称。

抛出的异常可以用参数来指出这是什么错误。

age = 12
raise TypeError("Invalid type!")

运行结果：

>>>
TypeError("Invalid type!")
>>>

在 except 块里，raise 语句可以不用声明异常的名称重新抛出捕捉到的异常。

try:
 num= 5/0
except:
 print("Has a error")
 raise

运行结果：

>>>
ZeroDivisionError: division by zero

Has a error
>>>

断言
Python 的断言就是检测一个条件。如果条件为真，它什么都不做，条件为假会触发一个错误信息。
断言可以打开或关闭。断言使用 assert 语句声明。

print(1)
assert 1 + 2 == 3
print("Yes")
assert 1 + 1 == 0
print("Yes")

运行结果：

>>>
1
Yes
AssertionError
>>>

程序员通常在函数的开头放置断言以检查有效的输入，在函数调用之后放置断言以检查有效的输出。
断言可以在运行是通过添加 -O 或 -OO 选项来关闭。

下面代码打印出来什么？

print(1)
assert 1 != 2
print(2)
assert True
print(3)
assert False
print(4)
assert 1 + 1 == 2
print(5)

运行结果：

>>>
1
2
3
AssertionError
>>>

断言的第二个参数可以用来给 AssertionError 做参数。

num = 5
assert (num <= 0),"The num is bigger than zero"

运行结果：

>>>
AssertionError: The num is bigger than zero
>>>

AssertionError 异常可以像任何其他异常一样使用 try/except 语句被捕捉和处理，如果程序不处理，这种类型的异常将终止程序的运行。

文件处理

打开文件
读写文件是最常见的 IO（输入输出）操作。Python 内置了读写文件的函数，要读写文件需要打开一个文件对象，使用 open 函数。
open 函数打开的对象在 Python 中统称为 file-like Object。除了文件外，还可以是内存的字节流，网络流，自定义流等等。

f = open("test.txt")

注意：open 函数的参数是文件的路径。如果文件与程序位于同一个目录中，则可以不要指定路径直接使用文件名。

可以使用 open 函数的第二个参数来指定打开文件的模式。

# read mode
open("test.txt", "r")
open("test.txt")

# write mode
open("test.txt", "w")

# binary write mode
open("test.txt", "wb")

打开文件模式列表：

特别注意：使用 "w" 模式时，如果文件已经存在，会把旧文件的内容全部都清除掉。

文件打开后应该使用 close 方法关闭文件。

f = open("test.txt","w")
# close the file
f.close()

接下来我们会读取和写入文件。

读取文件
使用 open 方法打开的文件可以使用 read 方式来读取内容。

f = open("test.txt","r")
content = f.read()
print(content)
f.close()

打印文件名为 "test.txt" 的所有内容。

若要读取一定数量的文件内容，可以使用一个数字作为参数来调用 read 函数。该数字确定要读取多少个字节的内容。
可以对同一个文件对象进行多次的 read 调用，该字节读取文件内容。在没有参数的情况下，read 函数返回文件的其余部分。

f = open("test.txt","r")
print(f.read(32))
print(f.read(16))
print(f.read(8))
print(f.read())
f.close()

当所有的内容被读取后，再调用 read 函数返回空字符串。

f = open("test.txt","r")
f.read()
print("reading")
print(f.read())
print("finished!")
f.close()

运行结果：

>>>
reading

finished!
>>>

打开一个文件读取它的内容，打印内容的长度。

f = open("test.txt","r")
str = f.read()
print(len(str))
f.close()

运行结果：

>>>
16
>>>

要一行一行地读取，我们可以使用 readline 方法，也使用 readlines 一次读取所有内容并返回一个列表，列表里的每一项元素表示一行内容。

f = open("test.txt","r")
print(f.readlines())
f.close()

运行结果：

>>>
['I like Python!!!']
>>>

使用 for 语句遍历文件的每一行：

f = open("test.txt","r")
for line in f:
 print(line)
f.close()

运行结果：

>>>
Line 1 : Hello world!

Line 2 : I like Python！

Line 3 : I like Java！
>>>

在输出中，返回的行包含换行符，打印 print 函数在输出的末尾自动添加新行。

写文件
使用 write 方法把内容写到文件里。

f = open("test.txt","w")
f.write("I am happy!")
f.close()

f = open("test.txt","r")
print(f.read())
f.close()

运行结果：

>>>
I am happy!
>>>

如果文件不存在，"w" 将会创建一个文件。

写入模式下，如果文件存在将清除全部内容并往文件写入新内容。

f = open("test.txt","r")
print("Reading...")
print(f.read())
print("Finished!")
f.close()

f = open("test.txt","w")
f.write("New text")
f.close()

f = open("test.txt","r")
print("Reading new contents")
print(f.read())
print("Finished!")
f.close()

运行结果：

>>>
Reading...
I am happy!
Finished!
Reading new contents
New text
Finished!
>>>

特别注意：原有的文件将被新内容重写。

如果 write 写入成功，方法返回写入的字节数。

msg = "I like Python!!!"
f = open("test.txt","w")
count = f.write(msg)
print(count)
f.close()

运行结果：

>>>
16
>>>

读写文件
确保文件在使用后始终关闭，避免浪费资源是良好的编程习惯。我们使用 try/finally 语句。

try:
 f = open("test.txt")
 print(f.read())
finally:
 f.close()

当异常发生时也能确保文件对象被正确关闭。

每次都这样要关闭文件是在太繁琐。所以，Python 引入了 with 语句来帮我们自动调用 close() 方法。

with open("test.txt") as f:
print(f.read())

使用 with 语句打开文件是个好习惯，就算有例外发生，with 语句也会自动帮我们关闭文件句柄。