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Estou dando uma estudada no Python e me deparei com esse tal de with.

Conheço ele do JavaScript. Porém, não sei como ele funciona no Python.

A maioria dos exemplos que vi mostram ele sendo usado em leitura de arquivos.

Exemplo:

with open("my_file.txt") as file:
    data = file.read()
    # faça algo com "data"
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  • 9
    Conheço pouco Python, mas tá com cara de ser como o using do C#, que libera o recurso automaticamente no fim do bloco.
    – bfavaretto
    Commented 3/02/2015 às 15:03
  • tava pensando a mesma coisa, parece o using. Commented 3/02/2015 às 15:05
  • 5
    @Solkarped Antes de continuar com as edições (vi que vc fez um monte), por favor leia aqui e aqui. Basicamente, só edite se de fato tiver melhorias substanciais a serem feitas (no caso, mudar "mas" para "porém" não se encaixa nesse critério: não melhora - nem piora - o entendimento da pergunta; se for pra mudar isso, por favor não edite).
    – hkotsubo
    Commented 25/03/2021 às 16:45
  • @hkotsubo, boa tarde! Entendido suas observações. Forte abraço!
    – Solkarped
    Commented 25/03/2021 às 16:50

3 Respostas 3

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Ele é usado para garantir finalização de recursos adquiridos.

Um arquivo, por exemplo é aberto. Quem garante que ele será fechado? Mesmo que você coloque no código de forma explícita que ele deve ser fechado, se ocorrer uma exceção, o código sai de escopo sem executar o resto do código que está em escopo, ele pula o fechamento.

Para evitar isto usamos um try finally. O finally garante a finalização. Como o código fica um pouco longo e este caso é bastante frequente a linguagem providenciou uma forma simplificada com o with.

Ele consegue manipular objetos que contenham os métodos __enter__() e __exit__(). Eles são chamados internamente logo no início da execução do bloco criado e dentro do finally interno criado no bloco.

No exemplo citado deve ficar algo parecido com isto internamente:

try:
    __enter__()
    open("my_file.txt") as file:
        data = file.read()
        #faça algo com "data"
finally:
    __exit__()

Coloquei no GitHub para referência futura.

Certamente dentro do __exit__() tem um close() para fechar o arquivo. Sobre o finally você já sabe como funciona de acordo com essa pergunta feita anteriormente. O funcionamento em PHP e Python como em quase qualquer linguagem que tenha esse recurso é praticamente idêntico.

Para ajudar o que foi falado nos comentários, é análogo mas não idêntico ao comando using do C# e VB.NET (não confundir com a diretiva) ou try () with resources do Java (não confundir com o try normal).

Documentação.

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  • 1
    Muito obrigado! Ajudou pra caramba! Commented 3/02/2015 às 15:15
  • 3
    os métodos __enter__ e __exit__ chamados são do objeto file, não "soltos".
    – jsbueno
    Commented 27/04/2017 às 22:00
  • Então é basicamente o try-with-resources do Java? Commented 28/10/2017 às 5:00
  • 1
    @JeffersonQuesado isso mesmo, é o padrão disposable dele.
    – Maniero
    Commented 28/10/2017 às 10:07
  • Ajudou pra caramba, muito obrigado irmão! Commented 20/10/2022 às 23:04
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O comando with serve para facilitar a escrita de qualquer bloco de código que envolva recursos que precisam ser "finalizados" (isso é, restaurados, liberados, fechados, etc... ) depois que o bloco for encerrado - e ele permite que isso seja feito de forma automática, com a lógica de finalização dentro do objeto utilizado.

Então primeira coisa: o código de finalização do with sempre é executado - não importa se um erro ocorreu dentro do bloco do with ou não.

Mas isso já podia ser feito com o bloco finally e uma cláusula try...finally - não importa o resultado do bloco dentro do try, o finally sempre é executado.

O grande diferencial do with é que o programador que está usando os objetos que precisam de finalização não tem que se preocupar em chamar esses métodos explicitamente.

No caso de um arquivo, em geral as pessoas sabem que tem que ser chamado o close - mas o mais comum, como já se usa o close é que ninguém acaba programando um trecho que manipula arquivo com chamada ao close, sem usar o with lembrando de colocar isso dentro de um finally. Ou seja, o with de cara incentiva o código a ser escrito de forma que se comporte da forma correta:

jeito errado:

f = open("data.txt", "w")
# codigo usando o arquivo f
f.close()

jeito certo, sem o with:

try:
   f = open("data.txt", "w")
   # codigo usando o arquivo f
finally:
   f.close()

jeito certo com o with (recomendado):

with open("data.txt", "w") as f:
   # codigo usando o arquivo f

(o arquivo é fechado automaticamente ao final do bloco).

Então note que o código "certo" ainda fica uma linha mais curta que o jeito "errado". Mas - como eu mencionei acima, o close de arquivos não é a coisa mais legal do with - por que todo mundo sabe e lembra do close (espero) - mas é que para qualquer objeto que precise de uma finalização - locks de threads, transações de banco de dados, alterar o estado do terminal para ler teclas sem precisar do <enter>, monkey patch de funções e métodos em testes, o with executa a finalização de forma transparente - sem o usuário precisar saber se precisa chamar o método close, release, undo de cada objeto (na verdade, ele obriga os programadores das classes dos objetos que funcionam com with a implementarem uma interface comum, com os métodos __enter__ e __exit__.

Mais ainda, quando você está programando suas próprias classes que vão poder ser usadas com with pode tratar dentro do seu código da função __exit__ os erros mais comuns, ou esperados que poderiam acontecer no bloco: o método __exit__ recebe informações sobre a exceção que ocorreu dentro do bloco, e o __exit__ pode optar por tratar o erro e suprimir a exceção, ou simplesmente liberar o recurso e passar o erro pra frente: ou seja um monte de código que seria sempre o mesmo que alguém teria que escrever dentro da cláusula except toda vez que fosse usar o seu objeto pode ficar dentro do __exit__ e as pessoas usarem seu objeto sem se preocupar com o código que iria dentro do except.

Segue um exemplo simples de uma "conta bancária" que faz operações temporárias com o saldo, mas só permite que as transações se efetivem no final do bloco do with se houver saldo positivo em todas as contas:

class ContaBancariaTransacional:
    def __init__(self, titular, saldo_inicial=0):
        self.titular = titular
        self.saldo = saldo_inicial

    def deposito(self, valor):
        self.temp += valor

    def retirada(self, valor):
        if self.saldo - self.temp - valor < 0:
            raise ValueError("Não há saldo suficiente")
        self.temp -= valor
        return valor

    def __enter__(self):
        self.temp = 0

    def __exit__(self, tipo_excecao, valor_excecao, traceback):
        if tipo_excecao is None:
            # Não ocorreu nenhum erro no bloco, e podemos
            # atualizar o saldo definitivo
            self.saldo += self.temp
        del self.temp

    def __repr__(self):
        return f"conta de {self.titular}. Saldo: {self.saldo:.02f}"

def transferir(conta1, conta2, valor):
    with conta1, conta2:

        conta2.deposito(conta1.retirada(valor))

E numa sessão interativa podemos ver:

In [96]: conta1 = ContaBancariaTransacional("João", 100)

In [97]: conta2 = ContaBancariaTransacional("José", 0)

In [98]: conta1, conta2
Out[98]: (conta de João. Saldo: 100.00, conta de José. Saldo: 0.00)

In [99]: transferir(conta1, conta2, 100)

In [100]: conta1, conta2
Out[100]: (conta de João. Saldo: 0.00, conta de José. Saldo: 100.00)

In [101]: transferir(conta1, conta2, 50)
---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
(...)

ValueError: Não há saldo suficiente

In [102]: conta1, conta2
Out[102]: (conta de João. Saldo: 0.00, conta de José. Saldo: 100.00)

Disclaimer: esse código não está completo para ser um "two phase transaction" - e na verdade, ele só funciona por que a conta de onde sai o saldo está antes no comando with - quando o __exit__ da primeira conta é chamado, ele levanta a exceção, que então impede o aumento de saldo na conta2. Ademais, para colocar em produção seria bom ter algumas locks por thread nessa classe de Conta também, por mais de brinquedo que ela seja. Mas acredito que dê para ver como o with pode funcionar com classes definidas pelo próprio programador.

Agora, sem ser para transferência- imagine que esse objeto "conta" é usado por um sistema que está dentro de uma máquina de saque (no caso o acesso ao objeto conta seria remoto, com algum protocolo de chamada remota de métodos, claro) - mas supondo-se uma biblioteca Pythonica para operar o hardware da máquina - o código para saque poderia ser simplesmente:

def saque(atm, conta, valor):
    with conta:
        valor = conta.retirada(valor)
        atm.disponibilizar_notas(valor)
        atm.abrir_gaveta()
        atm.esperar(10)
        atm.fechar_gaveta()
        if not atm.gaveta_vazia():
            raise RuntimeError("Usuario nao retirou o dinheiro")

Pronto - se qualquer dos métodos que envolvem inclusive partes mecânicas da máquina der um erro, o saldo real da conta não é debitado. (Note que se não houver o valor desejado na conta, o próprio método de retirada já aborta a transação)

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Sintaxe

A sintaxe da declaração with é:

with EXPR as VAR:
    BLOCK

with e as são palavras reservadas da linguagem. EXPR é uma expressão arbitrária (mas não uma lista de expressões) e VAR é um alvo único para atribuição (um objeto, de forma simplificada). VAR não pode ser uma lista de variáveis separadas por vírgulas, mas pode ser uma lista de variáveis separadas por vírgulas entre parenteses (será explicado mais tarde). A parte as VAR é opcional, portanto a sintaxe abaixo continua válida:

with EXPR:
    BLOCK

A partir da versão 2.7 da linguagem é possível utilizar múltiplos gerenciadores de contextos:

with EXPR1 as VAR1, EXPR2 as VAR2:
    BLOCK

Que é análogo a criar declarações with aninhadas:

with EXPR1 as VAR1:
    with EXPR2 as VAR2:
        BLOCK

Funcionamento

A ordem de execução é:

  1. A expressão dada por EXPR é avaliada a fim de obter-se o gerenciador de contexto;
  2. O método __exit__ do gerenciador de contexto é carregado para uso futuro;
  3. O método __enter__ do gerenciador de contexto é chamado;
  4. Se VAR estiver definida, é atribuido à VAR o retorno do método __enter__;
  5. O bloco de código definido por BLOCK é executado;
  6. O método __exit__ é chamado. Se alguma exceção foi disparada por BLOCK, o tipo (type), valor (value) e informações de rastreamento (traceback) da exceção são passadas como parâmetro. Caso contrário, se BLOCK for executado sem gerar erros, for finalizado com as instruções break, continue ou return, o método __exit__ será executado com os três parâmetros iguais a None.

A tradução mais próxima da primeira declaração acerca de seu funcionamento é:

# 1. A expressão é avaliada para obter o gerenciador de contexto:
mgr = (EXPR)

# 2. O método __exit__ é carregado
exit = type(mgr).__exit__

# 3. O método __enter__ é executado:
value = type(mgr).__enter__(mgr)

exc = True
try:
    try:
        # 4. O retorno de __enter__ é atribuído a VAR:
        VAR = value

        # 5. O bloco de código é executado:
        BLOCK
    except:
        # Captura os erros ocorridos durante a execução de BLOCK:
        exc = False

        # 6. Executa o método __exit__ passando as informações de erro:
        if not exit(mgr, *sys.exc_info()):
            raise
finally:
    # 6. Executa o método __exit__ passando None para os parâmetros:
    if exc:
        exit(mgr, None, None, None)

Os detalhes da execução podem variar conforme características dos objetos envolvidos.

Se a expressão dada em EXPR não possuir pelo menos um dos métodos __enter__ e __exit__, uma exceção do tipo AttributeError será disparada, primeiro para __exit__, segundo para __enter__.

Exemplo

Considere o exemplo:

class Foo (object):

    def __enter__ (self):
        print("Enter")
        return 1

    def __exit__ (self, exit, value, exc):
        print("Exit")

with Foo() as foo:
    print(foo)

A saída do código será:

Enter
1
Exit

Código funcionando no Ideone.

A execução é a mesma que:

import sys

mgr = Foo()
exit = Foo.__exit__
value = Foo.__enter__(mgr)
exc = True
try:
    try:
        foo = value
        print(foo)
    except:
        exc = False
        if not exit(mgr, *sys.exc_info()):
            raise
finally:
    if exc:
        exit(mgr, None, None, None)

Código funcionando no Ideone.

Se o método __enter__ retornar uma lista de valores:

class Foo (object):

    def __enter__ (self):
        print("Enter")
        return 1, 2, 3

    def __exit__ (self, exit, value, exc):
        print("Exit")

É possível atribuir à uma lista de variáveis separadas por vírgulas entre parenteses dentro da declaração do with:

with Foo() as (a, b, c):
    print(a, b, c)

A saída seria:

Enter
1 2 3
Exit

Código funcionando no Ideone.

Compatibilidade

A declaração de with foi adicionado na versão 2.5 da linguagem, porém, é necessário habilitá-la através do código:

from __future__ import with_statement

A partir da versão 2.6, a declaração já está habilitada por padrão. Versões anteriores à 2.5 não possuem suporte a esta declaração.

Gerenciadores de Contexto

É possível, de forma prática, definir novos gerenciadores de contextos a partir da biblioteca contextlib, utilizando o decorador contextmanager.

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def tag(name):
    print("<%s>" % name)
    yield
    print("</%s>" % name)

with tag("h1"):
    print("Stack Overflow")

A saída gerada é:

<h1>
Stack Overflow
</h1>

O funcionamento é análogo considerando o que está antes de yield como o método __enter__ e o que está após o método __exit__ (apenas para mérito de resultado, mas NÃO são análogas).

Exemplos

Os exemplos abaixos foram retirados da própria PEP 343, não são inteiramente funcionais, mas expressam muito bem o uso, embora não limitado somente a, da declaração em questão.

  1. Quando o recurso utilizado necessita ser bloqueado no início da execução e liberado ao final da mesma:

    @contextmanager
    def locked(lock):
        lock.acquire()
        try:
            yield
        finally:
            lock.release()
    
    with locked(myLock):
        # Código executado com myLock bloqueado. O recurso será
        # liberado quando o bloco de código ser executado.
    
  2. Quando é necessário que um arquivo aberto pelo programa seja fechado ao final do mesmo:

    @contextmanager
    def opened(filename, mode="r"):
        f = open(filename, mode)
        try:
            yield f
        finally:
            f.close()
    
    with opened("/etc/passwd") as f:
        for line in f:
            print line.rstrip()
    

Este comportamento já é nativo da função open do Python.

  1. Quando trabalhado com transações no banco de dados:

    @contextmanager
    def transaction(db):
        db.begin()
        try:
            yield None
        except:
            db.rollback()
            raise
        else:
            db.commit()
    
  2. Quando você deseja redireciar temporariamente o alvo de saída:

    @contextmanager
    def stdout_redirected(new_stdout):
        save_stdout = sys.stdout
        sys.stdout = new_stdout
        try:
            yield None
        finally:
            sys.stdout = save_stdout
    
    with opened(filename, "w") as f:
        with stdout_redirected(f):
            print("Hello world") # Será escrito no arquivo filename
    

Outros exemplos podem ser encontrados nas outras respostas à esta pergunta, na PEP 343 ou em outras referências.

Referências:

PEP 343 -- The "with" Statement

Compound statements - The with statement

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  • Opa- você aproveitar que est'tão completo e acrescentar o uso com mais de um objeto no bloco, separados por , no with.
    – jsbueno
    Commented 27/04/2017 às 22:43
  • O coamndo with também pode ser usado na forma with object1 as var1, object2 as var2: - você pode documentar isso - e as versões a partir das quais isso é válido.
    – jsbueno
    Commented 27/04/2017 às 22:48
  • @jsbueno Saberia dizer do motivo do método __exit__ ser carregado antes da execução? Seria para garantir que uma exceção seja disparada caso o método não esteja definido, prevenindo que o recurso seja bloqueado sem uma maneira de desbloqueá-lo?
    – Woss
    Commented 27/04/2017 às 23:20
  • 2
    toda a idéia do comando with é a garantia de que o código dentro do __exit__ será executado. Pra mim parece natural que o runtime do Python verifique se o método existe e é chamável antes de sequer chamar o __enter__ de um objeto.
    – jsbueno
    Commented 27/04/2017 às 23:28

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