Python3研究ノート（6日目）

14. Python3ファイルメソッド

ファイルオブジェクトは、open関数を使用して作成されます。次の表に、ファイルオブジェクトの一般的に使用される関数を示します。

シリアルナンバー	方法と説明
1	file.close（）ファイルを閉じます。
2	file.flush（）ファイルの内部バッファーをフラッシュし、出力バッファーが書き込まれるのを受動的に待機するのではなく、内部バッファーのデータを直接ファイルに直接書き込みます。
３	file.fileno（）
4	file.isatty（）は、ファイルが端末デバイスに接続されている場合はTrueを返し、そうでない場合はFalseを返します。
5	file.next（）は、ファイルの次の行を返します。
6	file.read（[size]）ファイルから指定されたバイト数を読み取り、指定されていない場合または負の場合はすべて読み取ります。
7	file.readline（[size]）「\ n」文字を含む行全体を読み取ります。
8	file.readlines（[sizehint]）は、すべての行を読み取り、リストを返します。sizeint> 0が指定されている場合、合計がsizeintバイトである行が返されます。バッファを埋める必要があるため、実際の読み取り値はsizeintよりも大きい場合があります。
9	file.seek（offset [、whence]）ファイルの現在位置を設定します
10	file.tell（）は、ファイルの現在の位置を返します。
11	file.truncate（[size]）はファイルをインターセプトし、インターセプトされたバイトはサイズで指定され、デフォルトは現在のファイル位置です。
12	file.write（str）は文字列をファイルに書き込み、書き込まれた文字の長さを返します。
13	file.writelines（sequence）は、シーケンス文字列のリストをファイルに書き込みます。行を折り返す必要がある場合は、各行に改行文字を追加する必要があります。

15. Python3 OSファイル/ディレクトリメソッド

osモジュールは、ファイルとディレクトリを処理するための非常に豊富な方法を提供します。一般的に使用される方法を次の表に示します。

シリアルナンバー	方法と説明
1	os.access（path、mode）チェック許可モード
2	os.chdir（path）現在の作業ディレクトリを変更します
３	os.chflags（path、flags）パスフラグをデジタルフラグとして設定します。
4	os.chmod（path、mode）パーミッションを変更
5	os.chown（path、uid、gid）ファイルの所有者を変更する
6	os.chroot（path）現在のプロセスのルートディレクトリを変更します
7	os.close（fd）ファイル記述子fdを閉じる
8	os.closerange（fd_low、fd_high）fd_low（含まれている）からfd_high（含まれていない）までのすべてのファイル記述子を閉じます。エラーは無視されます
9	os.dup（fd）ファイル記述子fdをコピー
10	os.dup2（fd、fd2）は、1つのファイル記述子fdを別のfd2にコピーします
11	os.fchdir（fd）ファイル記述子を使用して現在の作業ディレクトリを変更します
12	os.fchmod（fd、mode）は、パラメーターfdで指定されたファイルのアクセス許可を変更します。パラメーターmodeは、UNIXでのファイルアクセス許可です。
13	os.fchown（fd、uid、gid）ファイルの所有権を変更しますこの関数は、ファイルのユーザーIDとユーザーグループIDを変更します。ファイルは、ファイル記述子fdによって指定されます。
14	os.fdatasync（fd）は、ファイル記述子fdで指定されたディスクへのファイルの書き込みを強制しますが、ファイルのステータス情報の更新は強制しません。
15	os.fdopen（fd [、mode [、bufsize]]）は、ファイル記述子fdを介してファイルオブジェクトを作成し、このファイルオブジェクトを返します
16	os.fpathconf（fd、name）は、開いているファイルのシステム構成情報を返します。nameは、取得したシステム構成の値です。システム値を定義する文字列にすることができます。これらの名前は、多くの標準（POSIX.1、Unix 95、Unix 98など）で指定されています。
17	os.fstat（fd）は、stat（）と同様に、ファイル記述子fdのステータスを返します。
18	os.fstatvfs（fd）は、statvfs（）のように、ファイル記述子fdを含むファイルのファイルシステムに関する情報を返します。
19	os.fsync（fd）は、ファイル記述子fdを持つファイルを強制的にハードディスクに書き込みます。
20	os.ftruncate（fd、length）は、ファイル記述子fdに対応するファイルをトリミングするため、最大でファイルサイズを超えることはできません。
21	os.getcwd（）は現在の作業ディレクトリを返します
22	os.getcwdu（）は、現在の作業ディレクトリのUnicodeオブジェクトを返します
23	os.isatty(fd) 如果文件描述符fd是打开的，同时与tty(-like)设备相连，则返回true, 否则False。
24	os.lchflags(path, flags) 设置路径的标记为数字标记，类似 chflags()，但是没有软链接
25	os.lchmod(path, mode) 修改连接文件权限
26	os.lchown(path, uid, gid) 更改文件所有者，类似 chown，但是不追踪链接。
27	os.link(src, dst) 创建硬链接，名为参数 dst，指向参数 src
28	os.listdir(path) 返回path指定的文件夹包含的文件或文件夹的名字的列表。
29	os.lseek(fd, pos, how) 设置文件描述符 fd当前位置为pos, how方式修改: SEEK_SET 或者 0 设置从文件开始的计算的pos; SEEK_CUR或者 1 则从当前位置计算; os.SEEK_END或者2则从文件尾部开始. 在unix，Windows中有效
30	os.lstat(path) 像stat(),但是没有软链接
31	os.major(device) 从原始的设备号中提取设备major号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field)。
32	os.makedev(major, minor) 以major和minor设备号组成一个原始设备号
33	os.makedirs(path[, mode]) 递归文件夹创建函数。像mkdir(), 但创建的所有intermediate-level文件夹需要包含子文件夹。
34	os.minor(device) 从原始的设备号中提取设备minor号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field )。
35	os.mkdir(path[, mode]) 以数字mode的mode创建一个名为path的文件夹.默认的 mode 是 0777 (八进制)。
36	os.mkfifo(path[, mode]) 创建命名管道，mode 为数字，默认为 0666 (八进制)
37	os.mknod(filename[, mode=0600, device]) 创建一个名为filename文件系统节点（文件，设备特别文件或者命名pipe）。
38	os.open(file, flags[, mode]) 打开一个文件，并且设置需要的打开选项，mode参数是可选的
39	os.openpty() 打开一个新的伪终端对。返回 pty 和 tty的文件描述符。
40	os.pathconf(path, name) 返回相关文件的系统配置信息。
41	os.pipe() 创建一个管道. 返回一对文件描述符(r, w) 分别为读和写
42	os.popen(command[, mode[, bufsize]]) 从一个 command 打开一个管道
43	os.read(fd, n) 从文件描述符 fd 中读取最多 n 个字节，返回包含读取字节的字符串，文件描述符 fd对应文件已达到结尾, 返回一个空字符串。
44	os.readlink(path) 返回软链接所指向的文件
45	os.remove(path) 删除路径为path的文件。如果path 是一个文件夹，将抛出OSError; 查看下面的rmdir()删除一个 directory。
46	os.removedirs(path) 递归删除目录。
47	os.rename(src, dst) 重命名文件或目录，从 src 到 dst
48	os.renames(old, new) 递归地对目录进行更名，也可以对文件进行更名。
49	os.rmdir(path) 删除path指定的空目录，如果目录非空，则抛出一个OSError异常。
50	os.stat(path) 获取path指定的路径的信息，功能等同于C API中的stat()系统调用。
51	os.stat_float_times([newvalue]) 决定stat_result是否以float对象显示时间戳
52	os.statvfs(path) 获取指定路径的文件系统统计信息
53	os.symlink(src, dst) 创建一个软链接
54	os.tcgetpgrp(fd) 返回与终端fd（一个由os.open()返回的打开的文件描述符）关联的进程组
55	os.tcsetpgrp(fd, pg) 设置与终端fd（一个由os.open()返回的打开的文件描述符）关联的进程组为pg。
56	os.tempnam([dir[, prefix]]) 返回唯一的路径名用于创建临时文件。
57	os.tmpfile() 返回一个打开的模式为(w+b)的文件对象 .这文件对象没有文件夹入口，没有文件描述符，将会自动删除。
58	os.tmpnam() 为创建一个临时文件返回一个唯一的路径
59	os.ttyname(fd) 返回一个字符串，它表示与文件描述符fd 关联的终端设备。如果fd 没有与终端设备关联，则引发一个异常。
60	os.unlink(path) 删除文件路径
61	os.utime(path, times) 返回指定的path文件的访问和修改的时间。
62	os.walk(top[, topdown=True[, οnerrοr=None[, followlinks=False]]]) 输出在文件夹中的文件名通过在树中游走，向上或者向下。
63	os.write(fd, str) 写入字符串到文件描述符 fd中. 返回实际写入的字符串长度

十六、Python3 错误和异常

1、Python 错误和异常

作为Python初学者，在刚学习Python编程时，经常会看到一些报错信息，在前面我们没有提及，这章节我们会专门介绍。

Python有两种错误很容易辨认：语法错误和异常。

2、语法错误

Python 的语法错误或者称之为解析错，是初学者经常碰到的，如下实例

>>> while True print('Hello world')
  File "<stdin>", line 1, in ?
    while True print('Hello world')
                   ^
SyntaxError: invalid syntax

这个例子中，函数 print() 被检查到有错误，是它前面缺少了一个冒号（:）。

语法分析器指出了出错的一行，并且在最先找到的错误的位置标记了一个小小的箭头。

3、异常

即便Python程序的语法是正确的，在运行它的时候，也有可能发生错误。运行期检测到的错误被称为异常。

大多数的异常都不会被程序处理，都以错误信息的形式展现在这里:

>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
ZeroDivisionError: division by zero
>>> 4 + spam*3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
NameError: name 'spam' is not defined
>>> '2' + 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

异常以不同的类型出现，这些类型都作为信息的一部分打印出来: 例子中的类型有 ZeroDivisionError，NameError 和 TypeError。

错误信息的前面部分显示了异常发生的上下文，并以调用栈的形式显示具体信息。

4、异常处理

以下例子中，让用户输入一个合法的整数，但是允许用户中断这个程序（使用 Control-C 或者操作系统提供的方法）。用户中断的信息会引发一个 KeyboardInterrupt 异常。

>>> while True:
        try:
            x = int(input("Please enter a number: "))
            break
        except ValueError:
            print("Oops!  That was no valid number.  Try again   ")

try语句按照如下方式工作；

首先，执行try子句（在关键字try和关键字except之间的语句）
如果没有异常发生，忽略except子句，try子句执行后结束。
如果在执行try子句的过程中发生了异常，那么try子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和 except 之后的名称相符，那么对应的except子句将被执行。最后执行 try 语句之后的代码。
如果一个异常没有与任何的except匹配，那么这个异常将会传递给上层的try中。
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。

处理程序将只针对对应的try子句中的异常进行处理，而不是其他的 try 的处理程序中的异常。

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，例如:

 except (RuntimeError, TypeError, NameError):
        pass

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。

import sys

try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(s.strip())
except OSError as err:
    print("OS error: {0}".format(err))
except ValueError:
    print("Could not convert data to an integer.")
except:
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    raise

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。例如:

for arg in sys.argv[1:]:
    try:
        f = open(arg, 'r')
    except IOError:
        print('cannot open', arg)
    else:
        print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
        f.close()

异常处理并不仅仅处理那些直接发生在try子句中的异常，而且还能处理子句中调用的函数（甚至间接调用的函数）里抛出的异常。例如:

>>> def this_fails():
        x = 1/0
   
>>> try:
        this_fails()
    except ZeroDivisionError as err:
        print('Handling run-time error:', err)
   
Handling run-time error: int division or modulo by zero

5、抛出异常

Python 使用 raise 语句抛出一个指定的异常。例如:

>>> raise NameError('HiThere')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
NameError: HiThere

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（也就是 Exception 的子类）。

如果你只想知道这是否抛出了一个异常，并不想去处理它，那么一个简单的 raise 语句就可以再次把它抛出。

>>> try:
        raise NameError('HiThere')
    except NameError:
        print('An exception flew by!')
        raise
   
An exception flew by!
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in ?
NameError: HiThere

6、用户自定义异常

你可以通过创建一个新的exception类来拥有自己的异常。异常应该继承自 Exception 类，或者直接继承，或者间接继承，例如:

>>> class MyError(Exception):
        def __init__(self, value):
            self.value = value
        def __str__(self):
            return repr(self.value)
   
>>> try:
        raise MyError(2*2)
    except MyError as e:
        print('My exception occurred, value:', e.value)
   
My exception occurred, value: 4
>>> raise MyError('oops!')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
__main__.MyError: 'oops!'

在这个例子中，类 Exception 默认的 init() 被覆盖。

异常的类可以像其他的类一样做任何事情，但是通常都会比较简单，只提供一些错误相关的属性，并且允许处理异常的代码方便的获取这些信息。
当创建一个模块有可能抛出多种不同的异常时，一种通常的做法是为这个包建立一个基础异常类，然后基于这个基础类为不同的错误情况创建不同的子类:

class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass

class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.

    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """

    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message

class TransitionError(Error):
    """Raised when an operation attempts a state transition that's not
    allowed.

    Attributes:
        previous -- state at beginning of transition
        next -- attempted new state
        message -- explanation of why the specific transition is not allowed
    """

    def __init__(self, previous, next, message):
        self.previous = previous
        self.next = next
        self.message = message

大多数的异常的名字都以"Error"结尾，就跟标准的异常命名一样。

7、定义清理行为

try 语句还有另外一个可选的子句，它定义了无论在任何情况下都会执行的清理行为。 例如:

>>> try:
        raise KeyboardInterrupt
    finally:
        print('Goodbye, world!')
   
Goodbye, world!
KeyboardInterrupt

以上例子不管try子句里面有没有发生异常，finally子句都会执行。

如果一个异常在 try 子句里（或者在 except 和 else 子句里）被抛出，而又没有任何的 except 把它截住，那么这个异常会在 finally 子句执行后再次被抛出。

下面是一个更加复杂的例子（在同一个 try 语句里包含 except 和 finally 子句）:

>>> def divide(x, y):
        try:
            result = x / y
        except ZeroDivisionError:
            print("division by zero!")
        else:
            print("result is", result)
        finally:
            print("executing finally clause")
   
>>> divide(2, 1)
result is 2.0
executing finally clause
>>> divide(2, 0)
division by zero!
executing finally clause
>>> divide("2", "1")
executing finally clause
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
  File "<stdin>", line 3, in divide
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

8、预定义的清理行为

一些对象定义了标准的清理行为，无论系统是否成功的使用了它，一旦不需要它了，那么这个标准的清理行为就会执行。

这面这个例子展示了尝试打开一个文件，然后把内容打印到屏幕上:

for line in open("myfile.txt"):
    print(line, end="")

以上这段代码的问题是，当执行完毕后，文件会保持打开状态，并没有被关闭。

关键词 with 语句就可以保证诸如文件之类的对象在使用完之后一定会正确的执行他的清理方法:

with open("myfile.txt") as f:
    for line in f:
        print(line, end="")

以上这段代码执行完毕后，就算在处理过程中出问题了，文件 f 总是会关闭。

学习资源来源： w3cschool编程狮Python3文档