Python基础《七：IO和文件》
I/O
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Python提供了两个内置函数从标准输入读入一行文本，默认的标准输入是键盘。如下：
- raw_input
- input
raw_input函数
raw_input([prompt]) 函数从标准输入读取一个行，并返回一个字符串（去掉结尾的换行符）：
input函数
input([prompt]) 函数和 raw_input([prompt]) 函数基本类似，但是input 可以接收一个Python表达式作为输入，并将运算结果返回。
打开和关闭文件
open 函数
先用Python内置的open()函数打开一个文件，创建一个file对象，相关的方法才可以调用它进行读写。
语法：
file object = open(file_name [, access_mode][, buffering])
- file_name：访问的文件名称的字符串值。
- access_mode：决定打开文件的模式：只读，写入，追加等。这个参数是非强制的，默认文件访问模式为只读(r)。
- buffering:如果buffering的值被设为0，就不会有寄存。如果buffering的值取1，访问文件时会寄存行。如果将buffering的值设为大于1的整数，表明了这就是的寄存区的缓冲大小。如果取负值，寄存区的缓冲大小则为系统默认。
不同模式打开文件的完全列表：
| 模式 | 描述 |
|---|---|
| r | 以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。默认模式。 |
| rb | 以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。默认模式。 |
| r+ | 打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。 |
| rb+ | 以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。 |
| w | 打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| wb | 以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| w+ | 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| wb+ | 以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| a | 打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。 |
| ab | 以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。 |
| a+ | 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。 |
| ab+ | 以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。 |
| 模式 | r | r+ | w | w+ | a | a+ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 读 | + | + | + | + | ||
| 写 | + | + | + | + | + | |
| 创建 | + | + | + | + | ||
| 覆盖 | + | + | ||||
| 指针在开始 | + | + | + | + | ||
| 指针在结尾 | + | + |
File对象的属性
| 性 | 描 述 |
|---|---|
| file.closed | 返回true。如果文件已被关闭，否则返回false。 |
| file.mode | 返回被打开文件的访问模式。 |
| file.name | 返回文件的名称。 |
| file.softspace | 如果用print输出后，必须跟一个空格符，则返回false。否则返回true。"末尾是否强制加空格 : " |
close()方法
File 对象的 close（）方法刷新缓冲区里任何还没写入的信息，并关闭该文件，这之后便不能再进行写入。当一个文件对象的引用被重新指定给另一个文件时，Python 会关闭之前的文件。用 close（）方法关闭文件是一个很好的习惯。
语法：fileObject.close();
write()方法
write()方法可将任何字符串写入一个打开的文件。Python字符串可以是二进制数据，而不是仅仅是文字。write()方法不会在字符串的结尾添加换行符('\n')：
语法：fileObject.write(string);
read()方法
read（）方法从一个打开的文件中读取一个字符串。需要重点注意的是，Python字符串可以是二进制数据，而不是仅仅是文字。
语法：fileObject.read([count]);
在这里，被传递的参数是要从已打开文件中读取的字节计数。该方法从文件的开头开始读入，如果没有传入count，它会尝试尽可能多地读取更多的内容，很可能是直到文件的末尾。
文件定位
tell()方法告诉你文件内的当前位置；
seek（offset [,from]）方法改变当前文件的位置。Offset变量表示要移动的字节数。From变量指定开始移动字节的参考位置。
如果from被设为0，这意味着将文件的开头作为移动字节的参考位置。如果设为1，则使用当前的位置作为参考位置。如果它被设为2，那么该文件的末尾将作为参考位置。
Eg：
就用我们上面创建的文件foo.txt。
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# 打开一个文件
f = open("foo.txt", "r+")
str = fo.read(10);
print "读取的字符串是 : ", str
# 查找当前位置
position = f.tell();
print "当前文件位置 : ", position
# 把指针再次重新定位到文件开头
position = f.seek(0, 0);
str = f.read(10);
print "重新读取字符串 : ", str
# 关闭打开的文件
f.close()
输出结果：
读取的字符串是 : www.runoob
当前文件位置 : 10
重新读取字符串 : www.runoob
rename()方法：
rename()方法需要两个参数，当前的文件名和新文件名。
语法：os.rename(current_file_name, new_file_name)
例子：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
import os
# 重命名文件test1.txt到test2.txt。
os.rename( "test1.txt", "test2.txt" )
remove()方法
remove()方法删除文件，需要提供要删除的文件名作为参数。
语法：
os.remove(file_name)
例子：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
import os
# 删除一个已经存在的文件test2.txt
os.remove("test2.txt")
目录：
os模块创建，删除和更改目录方法。
mkdir()方法
可以使用os模块的mkdir()方法在当前目录下创建新的目录们。
语法：os.mkdir("newdir")
chdir()方法
可以用chdir()方法来改变当前的目录。chdir()方法需要的一个参数是你想设成当前目录的目录名称。
语法：os.chdir("newdir")
getcwd()方法：
getcwd()方法显示当前的工作目录。
语法：os.getcwd()
rmdir()方法
rmdir()方法删除目录，目录名称以参数传递。在删除这个目录之前，它的所有内容应该先被清除。
语法：os.rmdir('dirname')
文件、目录相关的方法
三个重要的方法来源能对Windows和Unix操作系统上的文件及目录进行一个广泛且实用的处理及操控：
- File 对象方法: file对象提供了操作文件的一系列方法。
- OS 对象方法: 提供了处理文件及目录的一系列方法。
File(文件)方法
file 对象使用 open 函数来创建，下表列出了 file 对象常用的函数：
| 序号 | 方法及描述 |
|---|---|
| 1 | file.close() # 关闭文件。关闭后文件不能再进行读写操作。 |
| 2 | file.flush() #刷新文件内部缓冲，直接把内部缓冲区的数据立刻写入文件, 而不是被动的等待输出缓冲区写入。 |
| 3 | file.fileno() #返回一个整型的文件描述符(file descriptor FD 整型), 可以用在如os模块的read方法等一些底层操作上。 |
| 4 | file.isatty() #如果文件连接到一个终端设备返回 True，否则返回 False。 |
| 5 | file.next() #返回文件下一行。 |
| 6 | file.read([size]) #从文件读取指定的字节数，如果未给定或为负则读取所有。 |
| 7 | file.readline([size]) #读取整行，包括 "\n" 字符。 |
| 8 | file.readlines([sizehint]) #读取所有行并返回列表，若给定sizeint>0，则是设置一次读多少字节，这是为了减轻读取压力。 |
| 9 | file.seek(offset[, whence]) #设置文件当前位置 |
| 10 | file.tell() #返回文件当前位置。 |
| 11 | file.truncate([size]) #截取文件，截取的字节通过size指定，默认为当前文件位置。 |
| 12 | file.write(str) #将字符串写入文件，没有返回值。 |
| 13 | file.writelines(sequence) #向文件写入一个序列字符串列表，如果需要换行则要自己加入每行的换行符。 |
OS 文件/目录方法
os 模块处理文件和目录。常用的方法如下：
| 序号 | 方法及描述 |
|---|---|
| 1 | os.access(path, mode) #检验权限模式 |
| 2 | os.chdir(path) # 改变当前工作目录 |
| 3 | os.chflags(path, flags) #设置路径的标记为数字标记。 |
| 4 | os.chmod(path, mode) #更改权限 |
| 5 | os.chown(path, uid, gid) #更改文件所有者 |
| 6 | os.chroot(path) #改变当前进程的根目录 |
| 7 | os.close(fd) #关闭文件描述符 fd |
| 8 | os.closerange(fd_low, fd_high) #关闭所有文件描述符，从 fd_low (包含) 到 fd_high (不包含), 错误会忽略 |
| 9 | os.dup(fd) #复制文件描述符 fd |
| 10 | os.dup2(fd, fd2) #将一个文件描述符 fd 复制到另一个 fd2 |
| 11 | os.fchdir(fd) #通过文件描述符改变当前工作目录 |
| 12 | os.fchmod(fd, mode) #改变一个文件的访问权限，该文件由参数fd指定，参数mode是Unix下的文件访问权限。 |
| 13 | os.fchown(fd, uid, gid) #修改一个文件的所有权，这个函数修改一个文件的用户ID和用户组ID，该文件由文件描述符fd指定。 |
| 14 | os.fdatasync(fd) #强制将文件写入磁盘，该文件由文件描述符fd指定，但是不强制更新文件的状态信息。 |
| 15 | os.fdopen(fd[, mode[, bufsize]]) #通过文件描述符 fd 创建一个文件对象，并返回这个文件对象 |
| 16 | os.fpathconf(fd, name) #返回一个打开的文件的系统配置信息。name为检索的系统配置的值，它也许是一个定义系统值的字符串，这些名字在很多标准中指定（POSIX.1, Unix 95, Unix 98, 和其它）。 |
| 17 | os.fstat(fd) #返回文件描述符fd的状态，像stat()。 |
| 18 | os.fstatvfs(fd) #返回包含文件描述符fd的文件的文件系统的信息，像 statvfs() |
| 19 | os.fsync(fd) #强制将文件描述符为fd的文件写入硬盘。 |
| 20 | os.ftruncate(fd, length) #裁剪文件描述符fd对应的文件, 所以它最大不能超过文件大小。 |
| 21 | os.getcwd() #返回当前工作目录 |
| 22 | os.getcwdu() #返回一个当前工作目录的Unicode对象 |
| 23 | os.isatty(fd) #如果文件描述符fd是打开的，同时与tty(-like)设备相连，则返回true, 否则False。 |
| 24 | os.lchflags(path, flags) #设置路径的标记为数字标记，类似 chflags()，但是没有软链接 |
| 25 | os.lchmod(path, mode) # 修改连接文件权限 |
| 26 | os.lchown(path, uid, gid) #更改文件所有者，类似 chown，但是不追踪链接。 |
| 27 | os.link(src, dst) #创建硬链接，名为参数 dst，指向参数 src |
| 28 | os.listdir(path) #返回path指定的文件夹包含的文件或文件夹的名字的列表。 |
| 29 | os.lseek(fd, pos, how) #设置文件描述符 fd当前位置为pos, how方式修改: SEEK_SET 或者 0 设置从文件开始的计算的pos; SEEK_CUR或者 1 则从当前位置计算; os.SEEK_END或者2则从文件尾部开始. 在unix，Windows中有效 |
| 30 | os.lstat(path) #像stat(),但是没有软链接 |
| 31 | os.major(device) #从原始的设备号中提取设备major号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field)。 |
| 32 | os.makedev(major, minor) #以major和minor设备号组成一个原始设备号 |
| 33 | os.makedirs(path[, mode]) #递归文件夹创建函数。像mkdir(), 但创建的所有intermediate-level文件夹需要包含子文件夹。 |
| 34 | os.minor(device) #从原始的设备号中提取设备minor号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field )。 |
| 35 | os.mkdir(path[, mode]) #以数字mode的mode创建一个名为path的文件夹.默认的 mode 是 0777 (八进制)。 |
| 36 | os.mkfifo(path[, mode]) #创建命名管道，mode 为数字，默认为 0666 (八进制) |
| 37 | os.mknod(filename[, mode=0600, device]) #创建一个名为filename文件系统节点（文件，设备特别文件或者命名pipe）。 |
| 38 | os.open(file, flags[, mode]) #打开一个文件，并且设置需要的打开选项，mode参数是可选的 |
| 39 | os.openpty() #打开一个新的伪终端对。返回 pty 和 tty的文件描述符。 |
| 40 | os.pathconf(path, name) #回相关文件的系统配置信息。 |
| 41 | os.pipe() #创建一个管道. 返回一对文件描述符(r, w) 分别为读和写 |
| 42 | os.popen(command[, mode[, bufsize]]) #从一个 command 打开一个管道 |
| 43 | os.read(fd, n) #从文件描述符 fd 中读取最多 n 个字节，返回包含读取字节的字符串，文件描述符 fd对应文件已达到结尾, 返回一个空字符串。 |
| 44 | os.readlink(path) #返回软链接所指向的文件 |
| 45 | os.remove(path) #删除路径为path的文件。如果path 是一个文件夹，将抛出OSError; 查看下面的rmdir()删除一个 directory。 |
| 46 | os.removedirs(path) #递归删除目录。 |
| 47 | os.rename(src, dst) #重命名文件或目录，从 src 到 dst |
| 48 | os.renames(old, new) #递归地对目录进行更名，也可以对文件进行更名。 |
| 49 | os.rmdir(path) #删除path指定的空目录，如果目录非空，则抛出一个OSError异常。 |
| 50 | os.stat(path) #获取path指定的路径的信息，功能等同于C API中的stat()系统调用。 |
| 51 | os.stat_float_times([newvalue]) #决定stat_result是否以float对象显示时间戳 |
| 52 | os.statvfs(path) #获取指定路径的文件系统统计信息 |
| 53 | os.symlink(src, dst) #创建一个软链接 |
| 54 | os.tcgetpgrp(fd) #返回与终端fd（一个由os.open()返回的打开的文件描述符）关联的进程组 |
| 55 | os.tcsetpgrp(fd, pg) #设置与终端fd（一个由os.open()返回的打开的文件描述符）关联的进程组为pg。 |
| 56 | os.tempnam([dir[, prefix]]) #返回唯一的路径名用于创建临时文件。 |
| 57 | os.tmpfile() #返回一个打开的模式为(w+b)的文件对象 .这文件对象没有文件夹入口，没有文件描述符，将会自动删除。 |
| 58 | os.tmpnam() #为创建一个临时文件返回一个唯一的路径 |
| 59 | os.ttyname(fd) #返回一个字符串，它表示与文件描述符fd 关联的终端设备。如果fd 没有与终端设备关联，则引发一个异常。 |
| 60 | os.unlink(path) #删除文件路径 |
| 61 | os.utime(path, times) #返回指定的path文件的访问和修改的时间。 |
| 62 | os.walk(top[, topdown=True[, οnerrοr=None[, followlinks=False]]]) #输出在文件夹中的文件名通过在树中游走，向上或者向下。 |
| 63 | os.write(fd, str) #写入字符串到文件描述符 fd中. 返回实际写入的字符串长度 |
异常处理
python提供了两个非常重要的功能来处理python程序在运行中出现的异常和错误。你可以使用该功能来调试python程序。
- 异常处理
- 断言(Assertions)
标准异常
| 异常名称 | 描述 |
|---|---|
| BaseException | 所有异常的基类 |
| SystemExit | 解释器请求退出 |
| KeyboardInterrupt | 用户中断执行(通常是输入^C) |
| Exception | 常规错误的基类 |
| StopIteration | 迭代器没有更多的值 |
| GeneratorExit | 生成器(generator)发生异常来通知退出 |
| StandardError | 所有的内建标准异常的基类 |
| ArithmeticError | 所有数值计算错误的基类 |
| FloatingPointError | 浮点计算错误 |
| OverflowError | 数值运算超出最大限制 |
| ZeroDivisionError | 除(或取模)零 (所有数据类型) |
| AssertionError | 断言语句失败 |
| AttributeError | 对象没有这个属性 |
| EOFError | 没有内建输入,到达EOF 标记 |
| EnvironmentError | 操作系统错误的基类 |
| IOError | 输入/输出操作失败 |
| OSError | 操作系统错误 |
| WindowsError | 系统调用失败 |
| ImportError | 导入模块/对象失败 |
| LookupError | 无效数据查询的基类 |
| IndexError | 序列中没有此索引(index) |
| KeyError | 映射中没有这个键 |
| MemoryError | 内存溢出错误(对于Python 解释器不是致命的) |
| NameError | 未声明/初始化对象 (没有属性) |
| UnboundLocalError | 访问未初始化的本地变量 |
| ReferenceError | 弱引用(Weak reference)试图访问已经垃圾回收了的对象 |
| RuntimeError | 一般的运行时错误 |
| NotImplementedError | 尚未实现的方法 |
| SyntaxError | Python 语法错误 |
| IndentationError | 缩进错误 |
| TabError | Tab 和空格混用 |
| SystemError | 一般的解释器系统错误 |
| TypeError | 对类型无效的操作 |
| ValueError | 传入无效的参数 |
| UnicodeError | Unicode 相关的错误 |
| UnicodeDecodeError | Unicode 解码时的错误 |
| UnicodeEncodeError | Unicode 编码时错误 |
| UnicodeTranslateError | Unicode 转换时错误 |
| Warning | 警告的基类 |
| DeprecationWarning | 关于被弃用的特征的警告 |
| FutureWarning | 关于构造将来语义会有改变的警告 |
| OverflowWarning | 旧的关于自动提升为长整型(long)的警告 |
| PendingDeprecationWarning | 关于特性将会被废弃的警告 |
| RuntimeWarning | 可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告 |
| SyntaxWarning | 可疑的语法的警告 |
| UserWarning | 用户代码生成的警告 |
异常即是一个事件，该事件会在程序执行过程中发生，影响了程序的正常执行。一般情况下，在Python无法正常处理程序时就会发生一个异常。异常是Python对象，表示一个错误。当Python脚本发生异常时我们需要捕获处理它，否则程序会终止执行。
异常处理
捕捉异常可以使用try/except语句。try/except语句用来检测try语句块中的错误，从而让except语句捕获异常信息并处理。如果你不想在异常发生时结束你的程序，只需在try里捕获它。
语法：
try:
<语句> #运行别的代码
except <名字>：
<语句> #如果在try部份引发了'name'异常
except <名字>，<数据>:
<语句> #如果引发了'name'异常，获得附加的数据
else:
<语句> #如果没有异常发生
try的工作原理是，当开始一个try语句后，python就在当前程序的上下文中作标记，这样当异常出现时就可以回到这里，try子句先执行，接下来会发生什么依赖于执行时是否出现异常。
- 如果当try后的语句执行时发生异常，python就跳回到try并执行第一个匹配该异常的except子句，异常处理完毕，控制流就通过整个try语句（除非在处理异常时又引发新的异常）。
- 如果在try后的语句里发生了异常，却没有匹配的except子句，异常将被递交到上层的try，或者到程序的最上层（这样将结束程序，并打印缺省的出错信息）。
- 如果在try子句执行时没有发生异常，python将执行else语句后的语句（如果有else的话），然后控制流通过整个try语句。
实例
下面是简单的例子，它打开一个文件，在该文件中的内容写入内容，且并未发生异常：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
try:
fh = open("testfile", "w")
fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
except IOError:
print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"
else:
print "内容写入文件成功"
fh.close()
$ python test.py
内容写入文件成功
$ cat testfile # 查看写入的内容
这是一个测试文件，用于测试异常!!
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
try:
fh = open("testfile", "w")
fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
except IOError:
print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"
else:
print "内容写入文件成功"
fh.close()
chmod -w testfile
$ python test.py
Error: 没有找到文件或读取文件失败
以上程序输出结果：
实例
打开一个文件，在该文件中的内容写入内容，但文件没有写入权限，发生了异常：
在执行代码前为了测试方便，我们可以先去掉 testfile 文件的写权限，命令如下：
再执行以上代码：
使用except而不带任何异常类型
可以不带任何异常类型使用except，如下实例：
try:
正常的操作
......................
except:
发生异常，执行这块代码
......................
else:
如果没有异常执行这块代码
以上方式try-except语句捕获所有发生的异常。但这不是一个很好的方式，我们不能通过该程序识别出具体的异常信息。因为它捕获所有的异常。
使用except而带多种异常类型
你也可以使用相同的except语句来处理多个异常信息，如下所示：
try:
正常的操作
......................
except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]]):
发生以上多个异常中的一个，执行这块代码
......................
else:
如果没有异常执行这块代码
try-finally 语句
try-finally 语句无论是否发生异常都将执行最后的代码。
try:
<语句>
finally:
<语句> #退出try时总会执行
raise
实例
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
try:
fh = open("testfile", "w")
fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
finally:
print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"
$ python test.py
Error: 没有找到文件或读取文件失败
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
try:
fh = open("testfile", "w")
try:
fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
finally:
print "关闭文件"
fh.close()
except IOError:
print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"
当在try块中抛出一个异常，立即执行finally块代码。finally块中的所有语句执行后，异常被再次触发，并执行except块代码。
参数的内容不同于异常。
异常的参数
一个异常可以带上参数，可作为输出的异常信息参数。可以通过except语句来捕获异常的参数，如下：
try:
正常的操作
......................
except ExceptionType, Argument:
你可以在这输出 Argument 的值...
raise [Exception [, args [, traceback]]]
变量接收的异常值通常包含在异常的语句中。在元组的表单中变量可以接收一个或者多个值。元组通常包含错误字符串，错误数字，错误位置。
触发异常
用raise语句自己触发异常
raise语法格式如下：
语句中Exception是异常的类型（例如，NameError）参数是一个异常参数值。该参数是可选的，如果不提供，异常的参数是"None"。最后一个参数是可选的（在实践中很少使用），如果存在，是跟踪异常对象。
实例
一个异常可以是一个字符串，类或对象。 Python的内核提供的异常，大多数都是实例化的类，这是一个类的实例的参数。
定义一个异常非常简单，如下所示：
def functionName( level ):
if level < 1:
raise Exception("Invalid level!", level)
# 触发异常后，后面的代码就不会再执行
try:
正常逻辑
except "Invalid level!":
触发自定义异常
else:
其余代码
注意：为了能够捕获异常，"except"语句必须有用相同的异常来抛出类对象或者字符串。
例如我们捕获以上异常，"except"语句如下所示：
用户自定义异常
通过创建一个新的异常类，程序可以命名它们自己的异常。异常应该是典型的继承自Exception类，通过直接或间接的方式。
以下为与RuntimeError相关的实例,实例中创建了一个类，基类为RuntimeError，用于在异常触发时输出更多的信息。
在try语句块中，用户自定义的异常后执行except块语句，变量 e 是用于创建Networkerror类的实例。
class Networkerror(RuntimeError):
def __init__(self, arg):
self.args = arg
try:
raise Networkerror("Bad hostname")
except Networkerror,e:
print e.args