在上一篇文章中提到了 Python 的 with 结构, 其背后的思想正是 RAII. 在 C++ 中, RAII 的样子看起来跟 Python 中的会非常不一样, 还是以打开读取文件为例子

#include

#include
#include

struct File {
    explicit File(char const* filename)
        : f(fopen(filename, "r"))
    {
        if (NULL == f) {
            throw std::runtime_error(std::string("fail to open ") + filename);
        }
    }

    std::string readLine()
    {
        char buffer[256] = { 0 }; // just for demo
        if (NULL == fgets(buffer, 256, f)) {
            if (!feof(f)) {
                throw std::runtime_error("error occurs while reading file");
            }
            throw std::out_of_range("end of file")
        }
        return buffer;
    }

    ~File()
    {
        fclose(f);
    }
private:
    FILE* const f;
};

int main()
{
    try {
        File file("litsu");
        while (true) {
            std::cout << file.readLine();
        }
    } catch (std::runtime_error e) {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
    } catch (std::out_of_range) {}
    return 0;
}

注意看 try 块中间的语句, 看起来流程很清晰, 完全不像 Python 里面那样, 还要弄个 with 块, 多一级缩进. 都说 C++ 代码没 Python 的精神, 然而在这种小地方 C++ 反而超过了 Python 呢.

其实, Python 的 with 块更像个语法糖, 上篇文章中有提到, 双层 try 在 Python 中能等效地解决这个问题, 只是看起来丑很多. 这个问题的根本在于, Python 这样不具备 RAII 特性的语言没能处理好对象从不可用状态切换到可用状态的状态过渡. 回顾一下双层 try 结构的处理方式

def readFile():
    try:
        f = open('sawako', 'r')
        pass
        try:
            process(f.readlines())
        except:
            print 'error occurs while reading file'
        finally:
            f.close()
    except:
        print 'error occurs while reading file'

Created at 2011-06-20 17:43:07

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Python: try finally with 简介

用 Python 做一件很平常的事情: 打开文件, 逐行读入, 最后关掉文件; 进一步的需求是, 这也许是程序中一个可选的功能, 如果有任何问题, 比如文件无法打开, 或是读取出错, 那么在函数内需要捕获所有异常, 输出一行警告并退出. 代码可能一开始看起来是这样的

def read_file():
    try:
        f = open('yui', 'r')
        print ''.join(f.readlines())
    except:
        print 'error occurs while reading file'
    finally:
        f.close()

不过这显然无法运作, 因为 f 是在 try 块中定义的, 而在 finally 中无法引用.

如果将 f 提取到 try 块外部, 如

def read_file():
    f = open('azusa', 'r')
    try:
        print ''.join(f.readlines())
    except:
        print 'error occurs while reading file'
    finally:
        f.close()

那么, 问题在于当打开文件失败, 抛出异常将不会被捕获.

挫一点的方法自然是, 再套一层 try 吧

def read_file():
    try:
        f = open('sawako', 'r')
        try:
            print ''.join(f.readlines())
        except:
            print 'error occurs while reading file'
        finally:
            f.close()
    except:
        print 'error occurs while reading file'

当然这不仅仅是多一层缩进挫了, 连警告输出都白白多一次呢.

正规一点的方式是, 使用 Python 引入的 with 结构来解决, 如

def readFile():
    try:
        with open('mio', 'r') as f:
            print ''.join(f.readlines())
    except:
        print 'error occurs while reading file'

    当文件打开失败时, 异常自然会被 except 到; 否则, 在 with 块结束之后, 打开的文件将自动关闭.

    除了打开文件, 还有其它这样可以用于 with 的东西么? 或者说, 怎么自定义一个什么东西, 让它能用于 with 呢?
    直接回答后一个问题吧, 秘密在于 Python 虚拟机在 with 块退出时会去寻找对象的 __exit__ 方法并调用它, 把释放资源的动作放在这个 __exit__ 函数中就可以了; 另外, 对象还需要一个 __enter__ 函数, 当进入 with 块时, 这个函数被调用, 而它的返回值将作为 as 后引用的值. 一个简单的例子是

Created at 2011-06-12 20:18:54

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Exception Handling

Python

RAII

Python 中函数交叉引用中的问题与解决方法

Python (下面的讨论都是基于 2.7 版本的) 中, 先定义的函数可以调用后定义的函数, 比如下面这段代码

def first():
    return second()

def second():
    return 0

x = first()

不过, 这种调用是有局限性的, 稍作修改为下面这个样子

def first():
    return second()

x = first()

def second():
    return 0

就会产生符号错误, 解释器给出的信息是符号 second 不存在.

Python 作为一门解释型语言, 出现这样的事情很有可能是这样的原因, 假设现在正在交互模式下执行, 那么输入

def first():
    return second()

x = first()

到此为止, second 这个符号确实还没有被定义, 故产生错误. 但是如果上述代码内容是写在文件里的, 那么 Python 完全可以扫描整个文件以获得充分的上下文信息, 并正确地检测出 second 函数定义, 只是 Python 没有这么做.

熟悉 C++ 的同学这时候肯定跳出来了, 因为在 C++ 类空间中, 这种引用是合法的, 如

struct type {
    int first()
    {
        return second();
    }

    type()
        : x(first())
    {}

    int second()
    {
        return 0;
    }

    int x;
};

不过, C++ 这种事情其实极其危险的, 比如下面这一段代码

struct type {
    int first()
    {
        return second();
    }

    type()
        : x(first())
    {}

    int second()
    {
        return x;
    }

    int x;
};

这实际上使用了还处于量子态的 x 来初始化它自身, 虽然这样的代码只有手贱的程序员在极其罕见的情况下才会写出这样的代码 (比如我在写这篇博客的时候), 但是本着编译器的职责, 完全应该想方设法让这种情况编不过去.

好了, 还是先回到 Python 上来, Python 不允许这样的代码编译过去, 是因为这个原因么? 假设有下面的程序成功被解释执行

def first():
    return second()

x = first()

def second():
    return x

Created at 2011-05-16 22:38:21

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C++

Compiler Construction

Python

表达式求值之优先关系矩阵法

YACC 或者 ANTLR 或者 PLY 之类的东西是很不错啦, 不过当面对一个类似 C(++) 这么变态的需要将语法和符号表勾搭在一起的语言形式时, 还是可以考虑一下使用 Python 纯手工打造.

搞定表达式求值这种现代高级程序设计语言中基础部分, 用 LR(n), LALR 分析之类的当然是可行的, 假定需要支持括号和下面这些运算

	算符
优先级由高到低	+ - (正负号)	^ (幂运算)	* /	+ - (加减号)
结合方式	数值左边	右结合	左结合	左结合

    先搞个产生式集合 (运算符就不搞什么转义了, | 表示或)
Expr := Term +|- Expr
     := Term
Term := Exponential *|/ Term
     := Exponential
Exponential := Factor ^ Exponential
            := Factor
Factor := +|- Factor
       := Number
       := ( Expr )
    接着还要再计算 FIRST 集啊什么的, 等到最后写成代码, 秀吉都嫁人了.

    所幸这个世界上无痛的解决方案还是挺多的, 比如为符号设定优先级, 使用优先级来指导算符是应该移进还是规约. 这个方法可称为优先关系矩阵法.
    这里仍然会用到移进 (Shift) 和规约 (Reduce) 这两个术语, 不过它们的意义跟 LR 分析法里面的有些不同. 在 LR 分析中, 符号指的是词法分析中得到的 Token, 而不是运算符, 也就是说数和运算符, 以及其它任何东西都放在同一个栈中; 而在运用优先关系法的表达式分析过程中, 符号栈包括两个不同的栈, 一个专门用来存运算符 (这个栈称为算子栈), 另一个存放数或者已解析的表达式 (这个栈称为表达式栈). 在这里, 移进表示将运算符压入算子栈, 或将数压入表达式栈; 而规约指的是, 根据运算符的元数, 从表达式栈中弹出指定数目的
    遇到一个数时无条件移进, 而遇到运算符则要视情况决定移进还是规约, 而所谓的情况就是算符优先级. 比如下面这个表达式
3 + 4 * 5 + 6
    首先读入 3, 移进

表达式栈 3 算子栈 (空)

然后是 +, 算子栈栈顶为空, 没得比, 那好, 先移进

表达式栈 3 算子栈 +

继续, 4 移进, 接着是 *, 比一下, 发现 * 优先级较栈顶的 + (加号, 不是正号) 优先级高, 那肯定得移进

表达式栈 3 4 算子栈 + *

接着移进 5, 再往后又是一个 + (加号), 这时栈顶的 * 优先级高于它, 所以可以开始规约流程: 从算子栈弹出 *, 它是二元的, 于是再从表达式栈弹出栈顶 (刚刚压入的 5) 和次栈顶 (4), 将这三者组成表达式 4 * 5, 再压回表达式栈 (下面以一个二叉树的形象描述)

表达式栈 3 * / \ 4 5 算子栈 +

还没完呢, 现在的算子栈顶 + (加号) 与手头上拿着的 + (加号) 平级, 由于加号是左结合的, 所以应当继续规约, 得到

表达式栈 + / \ 3 * / \ 4 5 算子栈 (空)

现在算子栈又空了, 于是 + (最后强调一次, 加号) 压栈, 最后是 6, 移进之, 结束时, 整个算符栈从头到尾规约一次, 大功告成.

回顾一下刚才的过程, 规则是

前面说过的, 数无条件入栈
如果算子栈为空, 移进当前算子
如果算子栈顶的优先级高于当前算子, 或者两者优先级相等, 但当前符号是左结合的, 那么进行规约, 直到不满足规约条件
算子无法规约时则移进

这一些初步地写成代码类似这样

Created at 2011-04-11 22:31:40

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Compiler Construction

创建 `admin` 应用

打开 guestbook/urls.py 仔细研究一下注释, 会看到有几行写着, 取消注释来激活 admin. django 的 admin 应用是一个非常不错的后台. 现在就来开启它吧

from django.conf.urls.defaults import *

# Uncomment the next two lines to enable the admin:
from django.contrib import admin
admin.autodiscover()

urlpatterns = patterns('',
    # Example:
    # (r'^guestbook/', include('guestbook.foo.urls')),

    # Uncomment the admin/doc line below and add 'django.contrib.admindocs'
    # to INSTALLED_APPS to enable admin documentation:
    # (r'^admin/doc/', include('django.contrib.admindocs.urls')),

    # Uncomment the next line to enable the admin:
    (r'^admin/', include(admin.site.urls)),

    (r'^$', 'guestbook.home.views.display'),
    (r'^echo/$', 'guestbook.home.views.echo'),
    (r'^save/', 'guestbook.home.views.save_message'),
)

因为是应用, 所以呢, 还得去 settings.py 登记

INSTALLED_APPS = (
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.sites',
    'django.contrib.admin',
    'guestbook.home',
)

最后要记得执行数据库同步来创建 admin 相关的表
$ guestbook/manage.py syncdb
现在转到 http://localhost:8000/admin/ 会看到登录提示页面啦. 现在填入第一次 syncdb 时输入的帐号密码就能登入了. 不过现在的 admin 还很挫, 甚至不能管理留言. 进入 guestbook/home 目录, 创建 admin.py 源文件, 加入如下内容

from guestbook.home.models import Message
from django.contrib import admin

admin.site.register(Message)

刷新页面, 唉, 没有反应, 因为服务器仅监视那些改动过的文件并重新载入, 这次是单独添加的文件所以没有自动重置, 所以得重启服务器才行. 然后, 就能在 admin 应用中看到留言对象并修改它们了.

定制 `admin`

Created at 2010-02-04 19:14:52

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数据库配置

仍然在 settings.py 中, 找到 DATABASE_ 开头的项目. 现在用 sqlite3 作为数据库, 它已经集成在 python 2.5 以后的版本中, 这样就省去了安装配置的环节. 现在修改这些项目

DATABASE_ENGINE = 'django.db.backends.sqlite3'
DATABASE_NAME = 'guestbook/db_file'

这里 DATABASE_NAME 同样需要给出文件的绝对路径, 原理跟之前模板目录那个一样, 如果不能确定每次的工作目录, 那么就填绝对 db_file 的路径吧. 保存设置, 然后执行数据库同步操作
$ guestbook/manage.py syncdb
会输出提示

Creating table auth_permission
Creating table auth_group
Creating table auth_user
Creating table auth_message
Creating table django_content_type
Creating table django_session
Creating table django_site

You just installed Django's auth system, which means you don't have any superusers defined.
Would you like to create one now? (yes/no):

这些是 django 为内置的用户, 会话等类型建立的表, 最后询问是否立即建立一个超级用户. 这里答 yes (仅一个 y 是不行的唉), 然后输入用户名, 电子邮箱和密码. 最后会建立表的索引, 然后结束. 现在, 你可以在 guestbook 目录下看到文件 db_file 了, 它是数据库使用的文件.

ORM 和数据库操作

django 的 ORM 非常轻松. 打开 home 目录下的 models.py, 建立留言类型

from django.db import models

class Message(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=32)
    content = models.CharField(max_length=32)
    dt = models.DateTimeField(auto_now=True)

注, 使用 django 的 ORM, 该类型需要继承于 models.Model, 而要往数据库中放的数据项, 需要是 models 模块中的对应的域类型. 至于 auto_now=True, 它指出时间和日期在该对象插入数据库时自动使用当前日期时间.
类型弄好了, 得再同步一次数据库. 这些操作可以不重启服务器

$ guestbook/manage.py sql home
$ guestbook/manage.py syncdb

回到 guestbook/home/views.py, 增加函数 save_message, 让它将表单数据存入数据库, 并重定向回到首页

Created at 2010-02-03 23:09:53

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安装

    根据 django 官方文档, 需要 python 2.3 或更高版本. 不过按现在的 python 普及程度, 想必大家的机器上都有 python 2.5 或 2.6 了. 我的操作系统是 ubuntu 9.10, 自带的是 2.6 版本.
    debian 用户安装 django 很简单, 只需要
# apt-get install python-django
就可以了, 其它发行版看有没有类似的方法. 或者在官方站点下载源代码安装
    祝好运.

建立项目 `startproject`

首先找到一个地方, 建立一个项目 guestbook, 我们将在这个项目中搭建一个留言板.
$ django-admin startproject guestbook
有些系统中 django-admin 并非一个命令, 需要
$ python django-admin.py startproject guestbook
执行完这个之后, 当前目录下会创建一个名为 guestbook 的目录, 里面包含了一个最简单的服务器: 显示一个主页. 执行
$ python guestbook/manage.py runserver
启动后会看到类似以下输出

Validating models...
0 errors found

Django version 1.1.1, using settings 'guestbook.settings'
Development server is running at http://127.0.0.1:8000/
Quit the server with CONTROL-C.

这时, manage.py 已经在本地 8000 端口创建了一个服务器, 赶快打开浏览器去访问吧!

为 guestbook/manage.py 加上可执行属性 (在 ubuntu 9.10 下该属性已经自动添加了)
$ chmod u+x guestbook/manage.py

创建应用 `startapp`

在 django 世界的哲学里, 每个功能称之为一个应用. 创建应用也使用 manage.py 来完成. 比如现在用以下命令创建一个首页应用
$ guestbook/manage.py startapp home
这时 guestbook 目录下会多出一个 home 目录, 里面有这些文件
__init__.py
models.py
tests.py
views.py
比较烦的是, 这时得回去修改设置, 打开 settings.py 查找 INSTALLED_APPS, 在这一坨里面加一行

INSTALLED_APPS = (
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.sites',
    'guestbook.home',
)

这样 home 应用才算是有了名分. 好, 现在再来实现功能. 因为现在只是处理页面, 所以只需要在 guestbook/home/views.py 里面修修补补就好了. 打开它, 其实相当于是个空文件, 把这一段代码放进去

from django.http import HttpResponse

def display(req):
    return HttpResponse('
hello, django!')

我知道你已经不耐烦了, 如果你曾经写 php 的话. 不过现在还有最后一步, 修改路径映射. 打开 guestbook/urls.py, 在里面加一句话

Created at 2010-02-03 14:02:06

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