Python-进阶特性篇（IO与异常处理）

1、IO篇

IO就是在不同设备之间进行读写数据，比如内存和磁盘之间进行读写数据。

• Input、输入、读取：程序(运行在内存)读取外部设备的数据。
• Output、输出、写入：程序(运行在内存)往外部设备写入数据。
• 数据流：理解为传输的数据。
• 同步IO：发IO指令、暂停等待IO结果返回后才往下执行。
• 异步IO：只发IO指令、不等待IO结果，当IO返回结果时、再进行处理。（复杂度和性能远远高于同步IO）
• 代码示例：使用input()和print()

input_demo1 = input("请输入内容1：") #1
input_demo2 = input("请输入内容2：") #2
#直接输出
print(input_demo1) #1，自动换行
print(input_demo2) #2，自动换行

# %5s：%s表示替换为字符串，默认右对齐，宽度为5(不足自动补充空格）。
# \n：换行
# %s：替换为字符串
print("%5s\n%s" % (input_demo1,input_demo2)) #"    1"，"2"

#{0:s}：0表示使用第1个参数，s表示替换为字符串，默认左对齐，宽度为5（不足自动补充空格）。
print("{0:5s}\n{1:s}".format(input_demo1,input_demo2)) #"1    "，"2"

name = "Alice"
age = 30 
print(f"Hello, {name}! You are {age} years old.") #f-string，{xx}自动替换为变量值
# Hello, Alice! You are 30 years old.

1.1 核心IO操作：文件读写与上下文管理

•  操作流程：使用open()打开文件获取一个文件对象，再读取该文件对象，最后使用close()关闭文件对象。
• open()常见参数

file	指定文件	file = r"C:\Users\wei.feng\Desktop\test.txt"
mode	操作模式	mode = "r" r：只读、默认值（操作文件） w：覆盖写 a：追加写 1、+后缀：可读可写 2、b后缀：以字节为单位操作文件（操作图片、视频）
encoding	指定编码方式	encoding = "utf-8"

• 代码示例：读写test.txt

path_demo = r"C:\Users\wei.feng\Desktop\test.txt"
str_list = ["内容1", "内容2"]
# with语句自动分配并且释放资源，属于上下文管理器
# 本质上是实现了 __enter__ 和 __exit__ 方法的对象，是管理资源生命周期的强大工具
# 创建自定义上下文管理器：使用@contextmanager装饰器或实现__enter__/__exit__方法

with open(file=r"C:\Users\wei.feng\Desktop\test.txt",mode="w",encoding="utf-8") as f:
    f.write("写入内容和换行\n") 
    f.writelines(str_list)

"""
写入内容
内容1内容2
"""

with open(file=r"C:\Users\wei.feng\Desktop\test.txt",mode="r",encoding="utf-8") as f:
    all_content = f.read() #读取全部内容，可指定size读取指定大小的内容
    single_line = f.readline() #读取一行，可指定size读取一行中指定大小的内容
    all_content_list = f.readlines() #读取文件中的所有行、返回一个字符串列表

• 文件指针：用于确认读写文件的起始位置
  
  • tell()：获取文件指针当前所处的位置
  • seek()：移动文件指针到指定位置

1.2 高级/扩展阅读（异步IO）

基本过程：先创建协程、放入EventLoop（事件循环），主线程不断执行事件循环遇到await后挂起当前协程，去执行事件循环中的其它协程。

• 使用模块：asyncio
• 协程：协同程序，协程可中断等待
• 关键字：async关键字创建协程，await关键字挂起协程

2、异常处理篇（构建健壮程序的基石）

Python的异常处理机制是用于识别和处理错误的，保证程序能正常运行。

在大型项目中，建议继承Exception类创建项目特定的异常（如ConfigError, ValidationError），使错误处理更清晰。

异常层次结构：BaseException → Exception → 具体异常

语法错误、SyntaxError	1、解释器会检查 2、必须进行错误处理
运行时错误异常、Exception	1、解释器不会检查，运行时遇到错误后默认退出程序 2、可通过异常处理让程序继续运行 常见异常：FileNotFoundError、PermissionError、IndexError、ZeroDivisionError AssertionError：assert weight > 0, "体重必须大于0"（assert的表达式为假，触发AssertionError） ---调试阶段使用，可能被全局禁用（Python解释器使用-O），生产环境用if加raise处理异常

• 代码示例：读取文件，处理文件不存在、权限不足等异常。

path_demo = r"C:\Users\wei.feng\Desktop\test.txt"

try:
    with open(file=r"C:\Users\wei.feng\Desktop\test.txt",mode="r",encoding="utf-8") as f:
        all_content = f.read() #读取全部内容，可指定size读取指定大小的内容
#捕获异常范围由小到大
except FileNotFoundError as e:
    e.args  #异常字符串描述
    repr(e) #异常类型+字符串描述
    print("文件不存在")
    raise #抛出当前捕获的异常
    raise FileNotFoundError("文件不存在") #抛出指定类型异常并附带异常的描述信息
　　 raise NewException from original_exception #可以保留原始异常的上下文，捕获一个异常后抛出另一个异常
except PermissionError as e:
    print("权限不足")
except Exception as e:
    print("其它异常"+e.args)
else:
    print("try块没有抛出异常时执行，适合放置依赖try块成功执行的代码")
finally: 
　　#try块中有return语句时，finally块仍会先于return执行
    print("无论是否发生异常都会执行，适合做最终的资源清理")

• 控制台错误输出分析

Traceback (most recent call last)：#错误的跟踪信息
  File "err.py", line 11, in <module>
    main() #在第11行调用main()出错，原因在下面
  File "err.py", line 9, in main
    bar('0')
  File "err.py", line 6, in bar
    return foo(s) * 2
  File "err.py", line 3, in foo
    return 10 / 0 #最终原因，第三行执行的语句
ZeroDivisionError: division by zero #错误类型