withステートメント

4.1 ファイルを閉じることとエラー処理

時々、ファイルを読み込むときにエラーや例外が発生して、ファイルが 閉じられないことがあります。それはメモリリークや file handlerのリークにつながる可能性があります。したがって、ファイル処理を try-exceptブロックで包む必要があります。

例えば、こんなコードがあったとしましょう:

file = open('example.txt', 'a') # ファイルを開く
file.write("This is a new line added to the file.")
file.close()  # ファイルを閉じる

これをtry-exceptブロックで包む必要があります:

try:
    file = open('example.txt', 'a')  # ファイルを開く
    file.write("This is a new line added to the file.")
    file.close()  # ファイルを閉じる
except FileNotFoundError:
    print("File not found")
    file.close()  # ファイルを閉じる

close()メソッドを二回書かないようにするために、finallyブロックに移すことができます:

try:
    file = open('example.txt', 'a')  # ファイルを開く
    file.write("This is a new line added to the file.")
except FileNotFoundError:
    print("File not found")
finally:
    file.close()  # ファイルを閉じる

このコードは見た目はいいですが、実際には動作しません。変数fileがtryブロックの中で定義されているため、exceptやfinallyブロックからはアクセスできません。

そのため、変数を一段上のスコープで定義する必要があります:

file = None
try:
    file = open('example.txt', 'a')  # ファイルを開く
    file.write("This is a new line added to the file.")
except FileNotFoundError:
    print("File not found")
finally:
    file.close()  # ファイルを閉じる

この解決策はより良いですが、まだ問題はあります。たとえば、ファイルが開かれなかった場合、変数fileにはNoneが残ります。そして、ファイルを閉じようとするとエラーが発生し、存在しないオブジェクトにclose()メソッドを呼び出そうとします。

したがって、close()メソッドを呼び出す前にチェックを追加する必要があります:

file = None
try:
    file = open('example.txt', 'a')  # ファイルを開く
    file.write("This is a new line added to the file.")
except FileNotFoundError:
    print("File not found")
finally:
    if file:
        file.close()  # ファイルを閉じる

3行のコードが9行に増えたことに驚いているなら、あなただけではありません。幸いにも、この問題を解決するための既製のソリューションが既にあります。それについては、次に説明します。

4.2 withステートメント

Pythonのwithステートメントは、ファイルのようなリソースを管理する便利な方法を提供し、 withブロックが終了した後にそれらを自動的に閉じます。これにより、コードが簡素化され、 閉じられないファイルなどのリソースリークを防ぎます。

withステートメントの一般的な構文:

with 式 as 変数:
    変数を使った処理

withステートメントは、コンテキストマネージャによってコードブロックの実行をラップするために使用されます。 withステートメントを使うと、Pythonは自動的に コンテキストマネージャオブジェクトの__enter__()と __exit__()メソッドを呼び出し、リソース管理を簡素化します。

ファイル操作にwithを使う例:

with open('example.txt', 'w') as file:
    file.write("Hello, World!\n")
    file.write("This is a test file.\n")

この例では、ファイルexample.txtが書き込みモードで開かれ、ファイル名が変数fileと 結びつけられます。with内のコードブロックは、 書き込み操作をすべて完了した後にファイルを自動的に閉じます。

4.3 ファイルの自動閉鎖

withステートメントを使用する主な利点の一つは、コードブロックの終了後に ファイルを自動的に閉じることです。これは、 例外が発生した場合でも行われ、コードをより安全で信頼性のあるものにします。

ファイルの自動閉鎖の例:

try:
    with open('example.txt', 'w') as file:
        file.write("Hello, World!\n")
        file.write("This is a test file.\n")
        # 例外をスローしてもファイルが閉じるか確認する
        raise Exception("Something went wrong")
except Exception as e:
    print(f"Caught an exception: {e}")
# この時点でファイルはすでに閉じられています

ファイルを操作するときは常にwithステートメントを使用してください。これは簡単で、多くのエラーを避けることができます。

4.4 withステートメントの仕組み

withステートメントの基礎には、コンテキストマネージャとして使われるクラスに実装されている __enter__()と__exit__()メソッドがあります。

withステートメントでオブジェクトを使用するためには、 そのオブジェクトが__enter__()と__exit__()メソッドを実装している必要があります。 これらのメソッドは、コンテキストへの入りと出を定義します。

メソッド __enter__()

メソッド__enter__()は、withブロックに入るときに呼び出されます。 これはリソースの初期化を行い、asの後に指定された変数に結びつけるオブジェクトを返します。

メソッド __exit__()

メソッド__exit__()はwithブロックから出るときに呼び出されます。これは、 リソースの解放やファイルの閉鎖などの終了処理を行います。メソッドは、 例外が発生した場合にその情報を含む3つの引数exc_type、exc_val、exc_tbを受け取ります。

• exc_type: 例外のタイプ（例えば、ZeroDivisionError）。
• exc_val: 例外の値（例えば、エラーメッセージ）。
• exc_tb: 例外のスタックトレース。

メソッド__exit__()がTrueを返すと、 例外は抑制されます。Falseを返すと、 例外は再度発生します。

例:

class MyContextManager:
    def __enter__(self):
        print("Entering the context")
        return self
        
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        if exc_type:
            print(f"An exception occurred: {exc_type}, {exc_val}")
        return False  # 例外は抑制されない
        
with MyContextManager() as manager:
    print("Inside the with block")