程式架構是什麼？看懂 AI 寫的模組、例外處理與 class

AI 給你的程式只要超過幾十行，一定會拆成模組、例外處理、class 這些基本架構。你不需要自己動手全部寫出來，但看不懂架構，就沒辦法判斷 AI 寫的程式碼安不安全、會不會一遇到錯誤就當機。

這篇文章帶你讀懂 import 怎麼選、try / except 怎麼寫才不會吞掉錯誤、class 的 __init__ 和 self 在做什麼，還有安全讀寫檔案的 with open，最後附上三道可以馬上練習的題目。

為什麼 Vibe Coder 要懂程式架構？

模組與套件：import 的正確姿勢

模組（module）是一個 .py 檔案，套件（package）是一個資料夾，裡面放了很多模組。AI 幾乎每一份程式都從 import 開始，你要能一眼分辨它 import 的是哪一種。

# 方式一：import 整個模組（用「模組名.函式」呼叫）
import os
print(os.getcwd())          # 取得目前所在目錄

# 方式二：只 import 需要的部分（可以直接呼叫）
from os.path import join, exists
print(join("data", "file.csv"))   # "data/file.csv"

# 方式三：import 並取別名（模組名稱太長時常用）
import datetime as dt
print(dt.date.today())

# 常見標準函式庫速查
import os          # 作業系統操作（路徑、目錄）
import sys         # Python 執行環境
import json        # JSON 讀寫
import re          # 正規表達式
import datetime    # 日期時間
import pathlib     # 路徑操作（現代寫法）

例外處理：try / except / finally

例外處理讓程式在遇到錯誤時可以優雅失敗，而不是直接當機。任何可能失敗的操作，像是網路、檔案、型別轉換、呼叫 API，都應該包在 try 裡面。

# 基本結構
try:
    result = int(input("輸入數字："))
    print(100 / result)
except ValueError:
    print("請輸入有效的數字")     # 型別轉換失敗
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零")           # 除以零
except Exception as e:
    print(f"未預期的錯誤：{e}")   # 捕捉所有其他例外
else:
    print("成功！")               # try 沒有例外時執行
finally:
    print("不管成功或失敗都執行") # 常用來關閉資源

try:
    do_something()
except:               # 什麼例外都捕捉，連 KeyboardInterrupt 也吞掉！
    pass               # 靜默忽略，根本不知道出了什麼問題

class 入門：讀懂 __init__ 與 self

class（類別）是把資料（屬性）和行為（方法）打包在一起的方式。你不需要自己常常寫 class，但 AI 給的程式常常用 class 組織邏輯，你要能讀懂 __init__、self、方法在做什麼。

class Student:
    def __init__(self, name, score):   # 建構子：建立實例時執行
        self.name = name              # self.xxx 是實例屬性
        self.score = score

    def grade(self):                  # 實例方法，第一個參數固定是 self
        if self.score >= 90:
            return "優秀"
        elif self.score >= 60:
            return "及格"
        return "不及格"

    def __repr__(self):               # 決定 print（物件）的顯示方式
        return f"Student({self.name}, {self.score})"

# 建立實例
alice = Student("Alice", 92)
print(alice.name)     # "Alice"
print(alice.grade())  # "優秀"
print(alice)          # Student(Alice, 92)

檔案讀寫與 with 語法

with open() 是 Python 讀寫檔案的標準寫法，執行完會自動關閉檔案，不需要手動呼叫 .close() 這個動作。AI 寫的所有檔案操作都應該用這個模式。

# 讀取文字檔
with open("data.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()          # 讀取全部
    lines = f.readlines()       # 讀取成串列（每行一個元素）

# 寫入文字檔
with open("output.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("Hello\n")          # "w" 覆蓋寫入

with open("log.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
    f.write("新的一行\n")        # "a" 附加在結尾

# 讀寫 JSON（最常見）
import json

with open("data.json", "r", encoding="utf-8") as f:
    data = json.load(f)         # JSON 轉換成 Python 的 dict 或 list

with open("output.json", "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)

AI 常見架構陷阱

陷阱一：忘記指定 encoding，中文會變亂碼

# ❌ 沒有指定 encoding，在 Windows 上中文可能會變亂碼
with open("data.txt", "r") as f:
    content = f.read()

# ✅ 永遠指定 encoding="utf-8"
with open("data.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()

陷阱二：裸露 import *，污染命名空間

# ❌ from module import * 把所有名稱都引進來
from os import *       # os 的所有函式都被引進來，可能蓋掉你自己寫的函式

陷阱三：不用 with，手動 open 和 close 容易忘記

# ❌ 手動 open / close，例外發生時 close 永遠不會被執行
f = open("data.txt")
data = f.read()
f.close()

# ✅ 用 with open，不管有沒有例外都會自動關閉
with open("data.txt", encoding="utf-8") as f:
    data = f.read()

三道遞進題：讀懂、改寫、抓錯

這三題由淺入深：先讀懂 class 加 try / except 加 with open 混在一起時的執行流程，再練習請 AI 補上完整的例外處理，最後自己抓出 import、encoding、裸露 except 這些最常見的架構地雷。

題目一：讀懂（基礎）

class FileReader:
    def __init__(self, path):
        self.path = path

    def read(self):
        try:
            with open(self.path, encoding="utf-8") as f:
                return f.read()
        except FileNotFoundError:
            return None

reader = FileReader("notes.txt")
content = reader.read()
print(content)

任務：說明 __init__ 做了什麼、read() 方法的執行流程，以及如果 notes.txt 不存在，print(content) 會輸出什麼。

1. __init__ 把傳入的 path 存成 self.path，讓整個 class 都能使用。
2. read() 方法用 with open 安全讀取檔案，並且用 try / except 捕捉 FileNotFoundError。
3. 檔案不存在時，就會拋出 FileNotFoundError，被 except 捕捉後回傳 None，所以 print(content) 顯示的是 None。

題目二：改寫（進階）

import json

def load_config(path):
    f = open(path)
    data = json.load(f)
    f.close()
    return data["settings"]

請改進 load_config 函式，加上：

• 用 with open 取代手動 open / close
• encoding="utf-8"
• try / except 分別處理三種例外：FileNotFoundError 印出找不到檔案的訊息並回傳 None；json.JSONDecodeError 印出 JSON 格式錯誤並回傳 None；KeyError 印出缺少 settings 欄位並回傳空的 dict

請加上 docstring 和中文註解。

可以直接貼給 AI 的提示詞

1. 把 open / close 換成 with open(path, encoding="utf-8") as f，讓檔案自動關閉，也避免中文亂碼。
2. 三個 except 分別處理三種不同錯誤，各自印出有意義的訊息，不再靜默失敗。
3. KeyError 回傳 {}（空的 dict）而不是 None，讓呼叫端能安全地繼續使用 dict 操作。

題目三：抓錯（高階）

架構上的錯誤往往在小專案裡看不出問題，等專案變大才會爆出來。你要在 AI 給程式的當下就看出潛在問題，不要等到上線才發現。

from os import *
from json import *

class DataProcessor:
    records = []                  # 類別屬性，所有實例共用！

    def add(self, item):
        self.records.append(item)

    def save(self, path):
        try:
            f = open(path, "w")
            f.write(dumps(self.records))
            f.close()
        except:
            pass

任務：找出至少三個問題，說明每個問題的危險原因，並寫出可以請 AI 修正的提示詞。

術語速查表

重點整理與自我檢查

自我檢查清單

• 能分辨標準函式庫和第三方套件，知道哪些需要先 pip install
• 能讀懂 try / except / else / finally 的執行順序
• 知道裸露的 except: pass 有多危險，會主動請 AI 改善
• 能讀懂 class 的 __init__、self、方法怎麼寫
• 知道類別屬性和實例屬性的差別
• 能用 with open(encoding="utf-8") 讀寫中文檔案
• 完成題目一：說明 class 加 try 加 with 混合使用時的執行流程
• 完成題目二：請 AI 加上分層的例外處理
• 完成題目三：找出 import *、類別屬性共用、裸露 except 這三個問題