with文とコンテキストマネージャの使い方｜__enter__・__exit__・contextlib

with文は、使い終わったリソースの後始末を自動でやってくれる仕組みです。もっとも身近な例がファイルの読み書きで、with open(...) as f:と書くと、ブロックを抜けるときに自動でファイルが閉じられます。閉じ忘れの心配がなく、エラーが起きても確実に後始末されます。

このwithで使えるオブジェクトをコンテキストマネージャと呼び、__enter__（開始時）と__exit__（終了時）という2つのメソッドで作れます。ポイントは、ブロックの中で例外が起きても__exit__は必ず実行されることです。これにより、ファイルやネットワーク接続、ロックなどの解放を確実に行えます。この記事では、実機のPythonで確認しながら、withとコンテキストマネージャを整理します。

先に結論

withは後始末（クローズや解放）を自動化します。with open(...) as f:が代表例です。
自作するには、__enter__（開始）と__exit__（終了）を持つクラスを作ります。
as 変数には、__enter__がreturnした値が入ります。
ブロック内で例外が起きても__exit__は必ず実行されます（確実な後始末）。
簡単に作るなら@contextlib.contextmanagerとyieldを使います。
複数まとめてwith A() as a, B() as b:と書けます。

代表例のファイル操作はファイルの読み書き（with open）、__enter__などの特殊メソッドはクラス（class）、後始末が関わる例外処理（try/except）もあわせて参考になります。

with文とは（後始末の自動化）
自作する：__enter__と__exit__
例外が起きても__exit__は実行される
contextlib.contextmanagerで簡単に作る
複数のコンテキストマネージャ
主なポイントまとめ
よくある失敗
よくある質問
まとめ

with文とは（後始末の自動化）

もっともよく使うwithがファイルです。with open(...)を使うと、ブロックを抜けたときに自動でclose()が呼ばれます。これはtry-finallyで閉じ忘れを防ぐのと同じ効果を、短く安全に書けます。

おなじみの with open

# with を使うと、抜けるときに自動で閉じられる
with open("data.txt", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()
# ここで f は自動的に閉じられている（close 不要）

# with を使わない場合は、自分で閉じる必要がある
f = open("data.txt", encoding="utf-8")
content = f.read()
f.close()   # 忘れたり、途中でエラーが起きると閉じられない

with open(...) as f:のブロックを抜けると、fは自動的に閉じられます。close()を書く必要も、途中でエラーが起きたときの閉じ忘れを心配する必要もありません。この「自動で後始末する」仕組みを、自分のクラスにも持たせられるのがコンテキストマネージャです。

自作する：enterとexit

コンテキストマネージャは、__enter__（withに入るとき）と__exit__（抜けるとき）の2つのメソッドを持つクラスで作ります。__enter__が返した値がas 変数に入ります。

クラスでコンテキストマネージャを作る

class Timer:
    def __enter__(self):
        print("開始（__enter__）")
        return self            # この戻り値が as の変数に入る

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print("終了（__exit__）")
        return False           # 例外を抑制しない（後述）

with Timer() as t:
    print("本体の処理")
# 開始（__enter__）
# 本体の処理
# 終了（__exit__）

実機でも、with Timer() as t:で__enter__→本体→__exit__の順に実行されました。__enter__はwithに入るときに呼ばれ、その戻り値がas tのtに入ります。__exit__はブロックを抜けるときに呼ばれ、ここで後始末（ファイルを閉じる、接続を切る、ロックを解放するなど）を行います。__exit__はexc_type・exc_val・exc_tbという3つの引数を受け取り、これでブロック内のエラーの情報が分かります。

例外が起きてもexitは実行される

コンテキストマネージャのもっとも重要な性質がこれです。ブロックの中で例外が起きても、__exit__は必ず実行されます。だからこそ、エラー時でも確実に後始末できます。

例外時も __exit__ は呼ばれる

class Timer:
    def __enter__(self):
        return self
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print("__exit__ 実行（exc_type =", exc_type, ")")
        return False

try:
    with Timer() as t:
        print("本体（この後で例外）")
        raise ValueError("エラー発生")
except ValueError as e:
    print("except で捕捉:", e)

# 本体（この後で例外）
# __exit__ 実行（exc_type = <class 'ValueError'> ）
# except で捕捉: エラー発生

エラーが起きても後始末は保証される

実機で確認したところ、ブロック内でraise ValueError(...)を起こしても、__exit__はきちんと実行され、そのあとに例外がexceptへ伝わりました。__exit__の引数exc_typeには、発生した例外の種類（<class 'ValueError'>）が入っていました。正常終了したときは、これらの引数はすべてNoneになります。つまり__exit__は、正常・異常のどちらでも必ず呼ばれ、引数を見ればどちらだったか判断できるのです。この保証があるからこそ、with openはエラーが起きてもファイルを確実に閉じられます。ファイル・データベース接続・ロックなど「必ず後始末が必要なリソース」は、コンテキストマネージャで管理するのが安全です。

contextlib.contextmanagerで簡単に作る

クラスを書くのが手間なときは、contextlibの@contextmanagerデコレータを使うと、1つの関数で簡単にコンテキストマネージャを作れます。yieldの前が__enter__、後が__exit__に相当します。

@contextmanager で関数から作る

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def managed():
    print("前処理（yield の前 = enter）")
    yield "リソース"            # この値が as に入る
    print("後処理（yield の後 = exit）")

with managed() as r:
    print("本体: r =", r)

# 前処理（yield の前 = enter）
# 本体: r = リソース
# 後処理（yield の後 = exit）

実機でも、@contextmanagerを付けた関数で、yieldの前（前処理）→本体→yieldの後（後処理）の順に実行されました。yieldで渡した値がas rに入り、yieldの前が開始処理、後が後始末になります。クラスで__enter__・__exit__を書くより短く済むため、簡単なコンテキストマネージャはこちらが手軽です。なお、後始末を確実にするため、yieldをtry-finallyで囲んでfinallyに後処理を書くと、本体で例外が起きても後処理が実行されてより安全です。

複数のコンテキストマネージャ

複数のリソースを同時に使うときは、カンマで区切って1つのwithに並べられます。入った逆の順番で__exit__が呼ばれます。

複数をまとめて使う

# 2つのファイルを同時に開く（読み込み元と書き込み先など）
with open("in.txt", encoding="utf-8") as src, \
     open("out.txt", "w", encoding="utf-8") as dst:
    dst.write(src.read())
# 両方とも自動的に閉じられる

# 自作のものも同様に並べられる
# with Timer() as a, Timer() as b:
#     ...

実機でも、with A() as a, B() as b:のように並べると、a→bの順で__enter__が呼ばれ、終了時はb→aの逆順で__exit__が呼ばれました。ファイルのコピーのように「入力と出力を同時に開く」場面で便利です。1行が長くなるときは、\で改行するか、全体を丸かっこで囲んで複数行に分けられます。

主なポイントまとめ

withとコンテキストマネージャの要点をまとめます。

項目	ポイント
役割	後始末（クローズ・解放）を自動化
開始 / 終了	`__enter__` / `__exit__`
`as`の値	`__enter__`の戻り値
例外時	`__exit__`は必ず実行される
簡単に作る	`@contextmanager`＋`yield`
複数	`with A() as a, B() as b:`

よくある失敗

exitを定義し忘れる

コンテキストマネージャには__enter__と__exit__の両方が必要です。片方だけだとエラーになります。

exitの引数を省く

__exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb)と3つの引数が必要です。

as の値を勘違いする

asに入るのは__enter__の戻り値です。return selfなどで明示します。

後始末をwithの外に書く

後始末は__exit__に書きます。これで例外時も確実に実行されます。

contextmanagerでyieldを2回書く

@contextmanagerの関数ではyieldは1回だけです。前が開始、後が後始末です。

よくある質問

Qwith文は何のためにありますか？

Aファイルや接続などのリソースを使い終わったあとの後始末（クローズや解放）を、自動で確実に行うためです。with open(...) as f:と書くと、ブロックを抜けるときに自動でファイルが閉じられ、エラーが起きても閉じ忘れません。

Qコンテキストマネージャを自作するには？

A__enter__（開始時の処理）と__exit__（終了時の後始末）の2つのメソッドを持つクラスを作ります。__enter__の戻り値がasの変数に入ります。より簡単には、@contextlib.contextmanagerデコレータとyieldを使って関数1つで作れます。

Qブロック内でエラーが起きたら後始末はどうなりますか？

A__exit__は、ブロック内で例外が起きても必ず実行されます。__exit__の引数exc_typeなどに例外の情報が入るため、エラーかどうかを判断して後始末できます。この保証があるため、withはエラー時でもファイルを確実に閉じられます。

Q__exit__がTrueを返すとどうなりますか？

Aブロック内で起きた例外が抑制（握りつぶし）されます。実機でも、__exit__がTrueを返すと例外がwithの外に伝わらず、後の処理が実行されました。通常はFalse（または何も返さない）にして、例外はそのまま伝えるのが基本です。

Q複数のファイルを同時にwithで開けますか？

Aできます。with open("a") as f1, open("b") as f2:のようにカンマで区切って並べます。どちらも自動的に閉じられ、終了時は開いた逆の順番で後始末されます。1行が長いときは、全体を丸かっこで囲んで複数行に分けられます。

まとめ

withは後始末を自動化。with open(...) as f:が代表例です。
自作は__enter__（開始）と__exit__（終了）を持つクラスで。
asには__enter__の戻り値が入ります。
例外が起きても__exit__は必ず実行され、確実に後始末できます。
簡単に作るなら@contextmanager＋yield。複数はwith A() as a, B() as b:。

コンテキストマネージャは、「使ったら必ず後始末する」処理を安全に書くためのPythonの仕組みです。ファイルや接続、ロックなど、確実に解放したいリソースはwithで管理するのが鉄則です。__enter__・__exit__の役割と「例外時も後始末される」性質を押さえれば、自分のクラスにもこの安全な仕組みを取り入れられます。