Python面向对象：异常模块和包文件eval函数

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Python面向对象：异常模块和包文件eval函数相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、异常

目标

  • 异常的概念
  • 捕获异常
  • 异常的传递
  • 抛出异常

01. 异常的概念

  • 程序在运行时，如果 Python 解释器 遇到 到一个错误，会停止程序的执行，并且提示一些错误信息，这就是 异常
  • 程序停止执行并且提示错误信息 这个动作，我们通常称之为：抛出(raise)异常

程序开发时，很难将 所有的特殊情况 都处理的面面俱到，通过 异常捕获 可以针对突发事件做集中的处理，从而保证程序的 稳定性和健壮性

02. 捕获异常

2.1 简单的捕获异常语法

  • 在程序开发中，如果 对某些代码的执行不能确定是否正确，可以增加 try(尝试) 来 捕获异常
  • 捕获异常最简单的语法格式：
try:
    尝试执行的代码
except:
    出现错误的处理
  • try 尝试，下方编写要尝试代码，不确定是否能够正常执行的代码
  • except 如果不是，下方编写尝试失败的代码

简单异常捕获演练 —— 要求用户输入整数

try:
    # 提示用户输入一个数字
    num = int(input("请输入数字："))
except:
    print("请输入正确的数字")

2.2 错误类型捕获

  • 在程序执行时，可能会遇到 不同类型的异常，并且需要 针对不同类型的异常，做出不同的响应，这个时候，就需要捕获错误类型了

  • 语法如下：

try:
    # 尝试执行的代码
    pass
except 错误类型1:
    # 针对错误类型1，对应的代码处理
    pass
except (错误类型2, 错误类型3):
    # 针对错误类型2 和 3，对应的代码处理
    pass
except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)
  • 当 Python 解释器 抛出异常 时，最后一行错误信息的第一个单词，就是错误类型

异常类型捕获演练 —— 要求用户输入整数

需求

  1. 提示用户输入一个整数
  2. 使用 8 除以用户输入的整数并且输出
try:
    num = int(input("请输入整数："))
    result = 8 / num
    print(result)
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")
except ZeroDivisionError:
    print("除 0 错误")

捕获未知错误

  • 在开发时，要预判到所有可能出现的错误，还是有一定难度的
  • 如果希望程序 无论出现任何错误，都不会因为 Python 解释器 抛出异常而被终止，可以再增加一个 except

语法如下：

except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)

2.3 异常捕获完整语法

  • 在实际开发中，为了能够处理复杂的异常情况，完整的异常语法如下：

提示：

  • 有关完整语法的应用场景，在后续学习中，结合实际的案例会更好理解
  • 现在先对这个语法结构有个印象即可
try:
    # 尝试执行的代码
    pass
except 错误类型1:
    # 针对错误类型1，对应的代码处理
    pass
except 错误类型2:
    # 针对错误类型2，对应的代码处理
    pass
except (错误类型3, 错误类型4):
    # 针对错误类型3 和 4，对应的代码处理
    pass
except Exception as result:
    # 打印错误信息
    print(result)
else:
    # 没有异常才会执行的代码
    pass
finally:
    # 无论是否有异常，都会执行的代码
    print("无论是否有异常，都会执行的代码")

  • else 只有在没有异常时才会执行的代码

  • finally 无论是否有异常，都会执行的代码

  • 之前一个演练的 完整捕获异常 的代码如下：

try:
    num = int(input("请输入整数："))
    result = 8 / num
    print(result)
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")
except ZeroDivisionError:
    print("除 0 错误")
except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)
else:
    print("正常执行")
finally:
    print("执行完成，但是不保证正确")

03. 异常的传递

  • 异常的传递 —— 当 函数/方法 执行 出现异常，会 将异常传递 给 函数/方法 的 调用一方
  • 如果 传递到主程序，仍然 没有异常处理，程序才会被终止

提示

  • 在开发中，可以在主函数中增加 异常捕获
  • 而在主函数中调用的其他函数，只要出现异常，都会传递到主函数的 异常捕获 中
  • 这样就不需要在代码中，增加大量的 异常捕获，能够保证代码的整洁

需求

  1. 定义函数 demo1() 提示用户输入一个整数并且返回
  2. 定义函数 demo2() 调用 demo1()
  3. 在主程序中调用 demo2()
def demo1():
    return int(input("请输入一个整数："))


def demo2():
    return demo1()

try:
    print(demo2())
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")
except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)

04. 抛出 raise 异常

4.1 应用场景

  • 在开发中，除了 代码执行出错 Python 解释器会 抛出 异常之外
  • 还可以根据 应用程序 特有的业务需求 主动抛出异常

示例

  • 提示用户 输入密码，如果 长度少于 8，抛出 异常

注意

  • 当前函数 只负责 提示用户输入密码，如果 密码长度不正确，需要其他的函数进行额外处理
  • 因此可以 抛出异常，由其他需要处理的函数 捕获异常

4.2 抛出异常

  • Python 中提供了一个 Exception 异常类
  • 在开发时，如果满足 特定业务需求时，希望 抛出异常，可以：
    1. 创建 一个 Exception 的 对象
    2. 使用 raise 关键字 抛出 异常对象

需求

  • 定义 input_password 函数，提示用户输入密码
  • 如果用户输入长度 < 8，抛出异常
  • 如果用户输入长度 >=8，返回输入的密码
def input_password():

    # 1. 提示用户输入密码
    pwd = input("请输入密码：")

    # 2. 判断密码长度，如果长度 >= 8，返回用户输入的密码
    if len(pwd) >= 8:
        return pwd

    # 3. 密码长度不够，需要抛出异常
    # 1> 创建异常对象 - 使用异常的错误信息字符串作为参数
    ex = Exception("密码长度不够")

    # 2> 抛出异常对象
    raise ex


try:
    user_pwd = input_password()
    print(user_pwd)
except Exception as result:
    print("发现错误：%s" % result)

二、模块和包

目标

  • 模块
  • 包
  • 发布模块

01. 模块

1.1 模块的概念

模块是 Python 程序架构的一个核心概念

  • 每一个以扩展名 py 结尾的 Python 源代码文件都是一个 模块
  • 模块名 同样也是一个 标识符，需要符合标识符的命名规则
  • 在模块中定义的 全局变量 、函数、类 都是提供给外界直接使用的 工具
  • 模块 就好比是 工具包，要想使用这个工具包中的工具，就需要先 导入 这个模块

1.2 模块的两种导入方式

1）import 导入

import 模块名1, 模块名2

提示：在导入模块时，每个导入应该独占一行

import 模块名1
import 模块名2
  • 导入之后
    • 通过 模块名. 使用 模块提供的工具 —— 全局变量、函数、类
使用 as 指定模块的别名

如果模块的名字太长，可以使用 as 指定模块的名称，以方便在代码中的使用

import 模块名1 as 模块别名

注意：模块别名 应该符合 大驼峰命名法

2）from…import 导入

  • 如果希望 从某一个模块 中，导入 部分 工具，就可以使用 from ... import 的方式
  • import 模块名 是 一次性 把模块中 所有工具全部导入，并且通过 模块名/别名 访问
# 从 模块 导入 某一个工具
from 模块名1 import 工具名
  • 导入之后
    • 不需要 通过 模块名.
    • 可以直接使用 模块提供的工具 —— 全局变量、函数、类

注意

如果 两个模块，存在 同名的函数，那么 后导入模块的函数，会 覆盖掉先导入的函数

  • 开发时 import 代码应该统一写在 代码的顶部，更容易及时发现冲突
  • 一旦发现冲突，可以使用 as 关键字 给其中一个工具起一个别名
from…import *（知道）
# 从 模块 导入 所有工具
from 模块名1 import *

注意

这种方式不推荐使用，因为函数重名并没有任何的提示，出现问题不好排查

1.3 模块的搜索顺序[扩展]

Python 的解释器在 导入模块 时，会：

  1. 搜索 当前目录 指定模块名的文件，如果有就直接导入
  2. 如果没有，再搜索 系统目录

在开发时，给文件起名，不要和 系统的模块文件 重名

Python 中每一个模块都有一个内置属性 __file__ 可以 查看模块 的 完整路径

示例

import random

# 生成一个 0～10 的数字
rand = random.randint(0, 10)

print(rand)

注意：如果当前目录下，存在一个 random.py 的文件，程序就无法正常执行了！

  • 这个时候，Python 的解释器会 加载当前目录 下的 random.py 而不会加载 系统的 random 模块

1.4 原则 —— 每一个文件都应该是可以被导入的

  • 一个 独立的 Python 文件 就是一个 模块
  • 在导入文件时，文件中 所有没有任何缩进的代码 都会被执行一遍！

实际开发场景

  • 在实际开发中，每一个模块都是独立开发的，大多都有专人负责
  • 开发人员 通常会在 模块下方 增加一些测试代码
    • 仅在模块内使用，而被导入到其他文件中不需要执行

__name__ 属性

  • __name__ 属性可以做到，测试模块的代码 只在测试情况下被运行，而在 被导入时不会被执行！
  • __name__ 是 Python 的一个内置属性，记录着一个 字符串
  • 如果 是被其他文件导入的，__name__ 就是 模块名
  • 如果 是当前执行的程序 __name__ 是 __main__

在很多 Python 文件中都会看到以下格式的代码：

# 导入模块
# 定义全局变量
# 定义类
# 定义函数

# 在代码的最下方
def main():
    # ...
    pass

# 根据 __name__ 判断是否执行下方代码
if __name__ == "__main__":
    main()

02. 包（Package）

概念

  • 包 是一个 包含多个模块 的 特殊目录
  • 目录下有一个 特殊的文件 __init__.py
  • 包名的 命名方式 和变量名一致，小写字母 + _

好处

  • 使用 import 包名 可以一次性导入 包 中 所有的模块

案例演练

  1. 新建一个 hm_message 的 包
  2. 在目录下，新建两个文件 send_message 和 receive_message
  3. 在 send_message 文件中定义一个 send 函数
  4. 在 receive_message 文件中定义一个 receive 函数
  5. 在外部直接导入 hm_message 的包

__init__.py

  • 要在外界使用 包 中的模块，需要在 __init__.py 中指定 对外界提供的模块列表
# 从 当前目录 导入 模块列表
from . import send_message
from . import receive_message

03. 发布模块（知道）

  • 如果希望自己开发的模块，分享 给其他人，可以按照以下步骤操作

3.1 制作发布压缩包步骤

1) 创建 setup.py

  • setup.py 的文件
from distutils.core import setup

setup(name="hm_message",  # 包名
      version="1.0",  # 版本
      description="itheima's 发送和接收消息模块",  # 描述信息
      long_description="完整的发送和接收消息模块",  # 完整描述信息
      author="itheima",  # 作者
      author_email="itheima@itheima.com",  # 作者邮箱
      url="www.itheima.com",  # 主页
      py_modules=["hm_message.send_message",
                  "hm_message.receive_message"])

有关字典参数的详细信息，可以参阅官方网站：

https://docs.python.org/2/distutils/apiref.html

2) 构建模块

$ python3 setup.py build

3) 生成发布压缩包

$ python3 setup.py sdist

注意：要制作哪个版本的模块，就使用哪个版本的解释器执行！

3.2 安装模块

$ tar -zxvf hm_message-1.0.tar.gz 

$ sudo python3 setup.py install

卸载模块

直接从安装目录下，把安装模块的 目录 删除就可以

$ cd /usr/local/lib/python3.5/dist-packages/
$ sudo rm -r hm_message*

3.3 pip 安装第三方模块

  • 第三方模块 通常是指由 知名的第三方团队 开发的 并且被 程序员广泛使用 的 Python 包 / 模块
    • 例如 pygame 就是一套非常成熟的 游戏开发模块
  • pip 是一个现代的，通用的 Python 包管理工具
  • 提供了对 Python 包的查找、下载、安装、卸载等功能

安装和卸载命令如下：

# 将模块安装到 Python 2.x 环境
$ sudo pip install pygame
$ sudo pip uninstall pygame

# 将模块安装到 Python 3.x 环境
$ sudo pip3 install pygame
$ sudo pip3 uninstall pygame

在 Mac 下安装 iPython

$ sudo pip install ipython

在 Linux 下安装 iPython

$ sudo apt install ipython
$ sudo apt install ipython3

三、文件

目标

  • 文件的概念
  • 文件的基本操作
  • 文件/文件夹的常用操作
  • 文本文件的编码方式

01. 文件的概念

1.1 文件的概念和作用

  • 计算机的 文件，就是存储在某种 长期储存设备 上的一段 数据
  • 长期存储设备包括：硬盘、U 盘、移动硬盘、光盘…

文件的作用

将数据长期保存下来，在需要的时候使用

CPU内存硬盘

1.2 文件的存储方式

  • 在计算机中，文件是以 二进制 的方式保存在磁盘上的

文本文件和二进制文件

  • 文本文件

    • 可以使用 文本编辑软件 查看
    • 本质上还是二进制文件
    • 例如：python 的源程序

  • 二进制文件

    • 保存的内容 不是给人直接阅读的，而是 提供给其他软件使用的
    • 例如：图片文件、音频文件、视频文件等等
    • 二进制文件不能使用 文本编辑软件 查看

02. 文件的基本操作

2.1 操作文件的套路

在 计算机 中要操作文件的套路非常固定，一共包含三个步骤：

  1. 打开文件
  2. 读、写文件
    • 读 将文件内容读入内存
    • 写 将内存内容写入文件
  3. 关闭文件

2.2 操作文件的函数/方法

  • 在 Python 中要操作文件需要记住 1 个函数和 3 个方法
序号函数/方法说明
01open打开文件，并且返回文件操作对象
02read将文件内容读取到内存
03write将指定内容写入文件
04close关闭文件
  • open 函数负责打开文件，并且返回文件对象
  • read/write/close 三个方法都需要通过 文件对象 来调用

2.3 read 方法 —— 读取文件

  • open 函数的第一个参数是要打开的文件名（文件名区分大小写）
    • 如果文件 存在，返回 文件操作对象
    • 如果文件 不存在，会 抛出异常
  • read 方法可以一次性 读入 并 返回 文件的 所有内容
  • close 方法负责 关闭文件
    • 如果 忘记关闭文件，会造成系统资源消耗，而且会影响到后续对文件的访问
  • 注意：read 方法执行后，会把 文件指针 移动到 文件的末尾
# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
file = open("README")

# 2. 读取
text = file.read()
print(text)

# 3. 关闭
file.close()

提示

  • 在开发中，通常会先编写 打开 和 关闭 的代码，再编写中间针对文件的 读/写 操作！

文件指针（知道）

  • 文件指针 标记 从哪个位置开始读取数据
  • 第一次打开 文件时，通常 文件指针会指向文件的开始位置
  • 当执行了 read 方法后，文件指针 会移动到 读取内容的末尾
    • 默认情况下会移动到 文件末尾

思考

  • 如果执行了一次 read 方法，读取了所有内容，那么再次调用 read 方法，还能够获得到内容吗？

答案

  • 不能
  • 第一次读取之后，文件指针移动到了文件末尾，再次调用不会读取到任何的内容

2.4 打开文件的方式

  • open 函数默认以 只读方式 打开文件，并且返回文件对象

语法如下：

f = open("文件名", "访问方式")
访问方式说明
r以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头，这是默认模式。如果文件不存在，抛出异常
w以只写方式打开文件。如果文件存在会被覆盖。如果文件不存在，创建新文件
a以追加方式打开文件。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果文件不存在，创建新文件进行写入
r+以读写方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。如果文件不存在，抛出异常
w+以读写方式打开文件。如果文件存在会被覆盖。如果文件不存在，创建新文件
a+以读写方式打开文件。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果文件不存在，创建新文件进行写入

提示

  • 频繁的移动文件指针，会影响文件的读写效率，开发中更多的时候会以 只读、只写 的方式来操作文件

写入文件示例

# 打开文件
f = open("README", "w")

f.write("hello python！\\n")
f.write("今天天气真好")

# 关闭文件
f.close()

2.5 按行读取文件内容

  • read 方法默认会把文件的 所有内容 一次性读取到内存
  • 如果文件太大，对内存的占用会非常严重

readline 方法

  • readline 方法可以一次读取一行内容
  • 方法执行后，会把 文件指针 移动到下一行，准备再次读取

读取大文件的正确姿势

# 打开文件
file = open("README")

while True:
    # 读取一行内容
    text = file.readline()

    # 判断是否读到内容
    if not text:
        break

    # 每读取一行的末尾已经有了一个 `\\n`
    print(text, end="")

# 关闭文件
file.close()

2.6 文件读写案例 —— 复制文件

目标

用代码的方式，来实现文件复制过程

小文件复制

  • 打开一个已有文件，读取完整内容，并写入到另外一个文件
# 1. 打开文件
file_read = open("README")
file_write = open("README[复件]", "w")

# 2. 读取并写入文件
text = file_read.read()
file_write.write(text)

# 3. 关闭文件
file_read.close()
file_write.close()

大文件复制

  • 打开一个已有文件，逐行读取内容，并顺序写入到另外一个文件
# 1. 打开文件
file_read = open("README")
file_write = open("README[复件]", "w")

# 2. 读取并写入文件
while True:
    # 每次读取一行
    text = file_read.readline()

    # 判断是否读取到内容
    if not text:
        break

    file_write.write(text)

# 3. 关闭文件
file_read.close()
file_write.close()

03. 文件/目录的常用管理操作

  • 在 终端 / 文件浏览器、 中可以执行常规的 文件 / 目录 管理操作，例如：
    • 创建、重命名、删除、改变路径、查看目录内容、……
  • 在 Python 中，如果希望通过程序实现上述功能，需要导入 os 模块

文件操作

序号方法名说明示例
01rename重命名文件os.rename(源文件名, 目标文件名)
02remove删除文件os.remove(文件名)

目录操作

序号方法名说明示例
01listdir目录列表os.listdir(目录名)
02mkdir创建目录os.mkdir(目录名)
03rmdir删除目录os.rmdir(目录名)
04getcwd获取当前目录os.getcwd()
05chdir修改工作目录os.chdir(目标目录)
06path.isdir判断是否是文件os.path.isdir(文件路径)

提示：文件或者目录操作都支持 相对路径 和 绝对路径

04. 文本文件的编码格式（科普）

  • 文本文件存储的内容是基于 字符编码 的文件，常见的编码有 ASCII 编码，UNICODE 编码等

Python 2.x 默认使用 ASCII 编码格式
Python 3.x 默认使用 UTF-8 编码格式

4.1 ASCII 编码和 UNICODE 编码

ASCII 编码

  • 计算机中只有 256 个 ASCII 字符
  • 一个 ASCII 在内存中占用 1 个字节 的空间
    • 8 个 0/1 的排列组合方式一共有 256 种，也就是 2 ** 8

UTF-8 编码格式

  • 计算机中使用 1~6 个字节 来表示一个 UTF-8 字符，涵盖了 地球上几乎所有地区的文字
  • 大多数汉字会使用 3 个字节 表示
  • UTF-8 是 UNICODE 编码的一种编码格式

4.2 Ptyhon 2.x 中如何使用中文

Python 2.x 默认使用 ASCII 编码格式
Python 3.x 默认使用 UTF-8 编码格式

  • 在 Python 2.x 文件的 第一行 增加以下代码，解释器会以 utf-8 编码来处理 python 文件
# *-* coding:utf8 *-*

这方式是官方推荐使用的！

  • 也可以使用
# coding=utf8

unicode 字符串

  • 在 Python 2.x 中，即使指定了文件使用 UTF-8 的编码格式，但是在遍历字符串时，仍然会 以字节为单位遍历 字符串
  • 要能够 正确的遍历字符串，在定义字符串时，需要 在字符串的引号前，增加一个小写字母 u，告诉解释器这是一个 unicode 字符串（使用 UTF-8 编码格式的字符串）
# *-* coding:utf8 *-*

# 在字符串前，增加一个 `u` 表示这个字符串是一个 utf8 字符串
hello_str = u"你好世界"

print(hello_str)

for c in hello_str:
    print(c)

四、eval 函数

eval() 函数十分强大 —— 将字符串 当成 有效的表达式 来求值 并 返回计算结果

# 基本的数学计算
In [1]: eval("1 + 1")
Out[1]: 2

# 字符串重复
In [2]: eval("'*' * 10")
Out[2]: '**********'

# 将字符串转换成列表
In [3]: type(eval("[1, 2, 3, 4, 5]"))
Out[3]: list

# 将字符串转换成字典
In [4]: type(eval("'name': 'xiaoming', 'age': 18"))
Out[4]: dict

案例 - 计算器

需求

  1. 提示用户输入一个 加减乘除混合运算
  2. 返回计算结果
input_str = input("请输入一个算术题：")

print(eval(input_str))

不要滥用 eval

在开发时千万不要使用 eval 直接转换 input 的结果

__import__('os').system('ls')
  • 等价代码
import os

os.system("终端命令")
  • 执行成功，返回 0
  • 执行失败，返回错误信息

以上是关于Python面向对象：异常模块和包文件eval函数的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

python 模块和包   面向对象

python基础

python之路——博客目录

python之路——博客目录

1Python模块和包(0602)

python-面向对象-14_eval函数