10 Python的文件操作

概述

        在上一节，我们介绍了Python的推导式，包括：列表推导式、元组推导式、集合推导式、字典推导式、条件推导式等内容。在这一节中，我们将介绍Python的文件操作。Python是一种高级编程语言，它提供了许多内置函数和模块来处理文件操作，主要包括：打开文件、读取文件、写入文件、关闭文件、获取目录列表等。

打开文件

        在Python中，可以使用open()函数来打开一个文件。该函数通常接受两个参数：文件路径和打开模式。

        打开文件的常见模式有如下几种：

        'r'：只读模式。

        'w'：写入模式。如果文件存在，将其截断为空文件；如果文件不存在，则创建一个新文件。

        'a'：追加模式。如果文件存在，将新数据追加到文件的末尾；如果文件不存在，则创建一个新文件。

        'x'：创建模式。创建一个新文件，如果文件已存在，则失败。

        't'：文本模式，不指定模式时的默认值。

        'b'：二进制模式。使用带有'b'标记的打开模式（比如：'rb'、'wb'），可以以二进制模式读取和写入文件，这在处理图像、视频、音频和其他非文本文件时很有用。

# 打开名为text.txt的文件以进行读取
file = open('text.txt', 'r')

读取文件

        打开文件后，可以使用read()函数来读取文件的内容。该函数接受一个可选参数，表示要读取的最大字符数。另外，还可以使用readline()函数一次读取一行，使用readlines()函数一次读取所有行并返回一个列表。

# 打开名为text.txt的文件以进行读取
file = open('text.txt', 'r')
# 读取整个文件内容  
content = file.read()
# 最多读取100个字符  
content = file.read(100)
# 读取一行内容
content = file.readline()
# 读取所有行内容，并返回一个列表
content = file.readlines()
# 使用完需要关闭文件
file.close()

写入文件

        要向文件中写入内容，可以使用write()函数。该函数接受一个字符串参数，表示要写入的内容。也可以使用writelines()函数，该函数接受一个字符串序列，但不会自动添加换行符，需要手动添加。

# 打开名为text.txt的文件以进行读取
file = open('text.txt', 'w')
# 写入字符串内容
file.write('hello CSDN\n')
# 写入列表，writelines不会自动添加换行符，需要手动添加
lines = ['first line', 'second line', 'third line']
file.writelines('\n'.join(lines))
file.close()

关闭文件

        使用完文件后，应记得使用close()函数来关闭文件。这是一个良好的编程习惯，因为它可以释放占用的系统资源，并避免出现异常或错误。

        实际上，上述几个示例代码都不够完善，因为open()函数在失败时，会抛出OSError异常。比较规范的写法可以参考下面的示例代码。

file = None
try:
    file = open('text.txt', 'r')
    print(file.readline())
except OSError as error:
    print(error)
finally:
    if file:
        file.close()

        但如果每次读写文件时，都这样编码，太繁琐了。因此，Python提供了with语句。with语句用于处理文件对象，以确保文件在使用后被正确地关闭。这是一种处理文件的推荐方式，因为它可以自动管理文件的打开和关闭，从而避免资源泄漏。

        当你使用with语句处理文件时，Python会在代码块结束时自动关闭文件，无论中间是否发生异常。这使得代码更加简洁和安全，因为你不必担心忘记关闭文件。

try:
    with open('text.txt', 'r') as file:
        content = file.read()
        print(content)
except:
    print('open exception')

        在上面的示例代码中，我们使用open()函数打开了一个名为'text.txt'的文件，并将其赋值给变量file。然后，使用with语句将文件包裹起来。在with代码块中，我们读取了文件的内容并将其存储在变量content中，然后打印出来。当代码块结束时，Python会自动关闭文件，无论中间是否发生异常。

        另外，还可以使用with语句来处理其他类型的资源，比如：网络连接、线程锁等。这种自动管理资源的方式可以确保资源在使用后被正确地释放，从而避免资源泄漏和程序崩溃等问题。

文件指针移动

        要移动文件指针到指定位置，可以使用seek()函数。文件指针是一个内部变量，用于指示当前读写位置在文件中的位置。seek()函数接受两个参数：第一个参数用于指定新的位置，以字节为单位；第二个参数可选，表示要从哪个位置开始偏移，0表示从文件开头开始算起（默认值），1表示从当前位置开始算起，2表示从文件末尾开始算起。移动后，下一次读写操作将从指定位置开始。

file = open('text.txt', 'r')
# 读取前6个字符
data = file.read(6)
# 移动文件指针到文件开头
file.seek(0)
# 再次读取前6个字符
data = file.read(6)
file.close()

        除了seek()函数，还可以使用tell()函数来获取当前文件指针的位置。tell()函数返回一个整数，表示当前文件指针的位置。

file = open('text.txt', 'r')
data = file.read(6)
position = file.tell()
print(position)
file.close()

获取目录列表

        在Python中，可以使用os模块的listdir()函数来获取目录列表，该函数将返回给定目录中的所有文件和目录的名称列表。

import os

cur_dir = os.getcwd()
files = os.listdir(cur_dir)
for file in files:
    print(file)

        在Python 3.4及更高版本中，还可以使用os模块的scandir()函数扫描目录的内容。scandir()函数会返回一个生成器，每次迭代产生一个ScandirItem对象，该对象代表目录中的一个条目，包括：文件、目录、链接等。

import os

cur_dir = os.getcwd()
for item in os.scandir(cur_dir):  
    print(item.path, item.is_file())

        我们还可以使用pathlib模块的Path()函数返回一个PosixPath或WindowsPath对象，该对象有一个iterdir()函数，用于创建一个包含该目录下所有文件和目录的迭代器。由iterdir()函数生成的每个条目都包含文件或目录的信息，比如：名称、文件属性等。

import os
from pathlib import Path

cur_dir = os.getcwd()
entries = Path(cur_dir)
for entry in entries.iterdir():
    print(entry.name, entry.is_dir())

        除了iterdir()函数，Path对象还包括不少实用的函数，可参看下面的介绍。

        Path.mkdir(mode=0o777, parents=False, exist_ok=False)：创建目录。如果目录已经存在，exist_ok=True参数将避免引发异常。注意：需要确保当前用户具有足够的权限来创建目录，如果目录权限不允许创建或发生其他错误，可能会引发异常。

        Path.unlink(missing_ok=False)：删除文件。注意：需要确保当前用户具有足够的权限来删除文件，如果文件权限不允许删除或发生其他错误，可能会引发异常。

        Path.chmod(mode)：改变文件权限。注意：需要确保当前用户具有足够的权限来改变文件权限，如果权限不足或发生其他错误，可能会引发异常。

        Path.chown(uid, gid, recursive=False)：改变文件所有者，uid和gid参数指定新的所有者和组。注意：需要确保当前用户具有足够的权限来改变文件所有者。在某些操作系统上，该功能可能不可用或有限制。如果权限不足或发生其他错误，可能会引发异常。

        Path.touch(mode=0o777, exist_ok=True)：创建新文件，如果文件已存在，则不改变内容。该函数需要写入权限才能创建文件，如果当前用户没有足够的权限，可能会引发权限错误。

        Path.rmdir(missing_ok=False)：删除目录。注意：该函数只能删除空目录，如果目录中包含文件或其他目录，将无法进行删除。另外，使用该函数时，需要确保当前用户具有足够的权限来删除目录；如果目录权限不允许删除或发生其他错误，可能会引发异常。

        Path.rename(new_path)：重命名文件或目录。如果文件或目录已经存在，它将被覆盖。注意：在使用该函数时，需要确保当前用户具有足够的权限来重命名文件或目录；如果权限不足或发生其他错误，可能会引发异常。

        Path.exists(path, exist_ok=False)：检查路径是否存在。

        Path.is_dir(path)：检查路径是否为目录。

        Path.is_file(path)：检查路径是否为文件。

        Path.glob(pattern)：对给定的模式进行glob遍历。注意：需要确保当前用户具有足够的权限来访问目录中的文件，如果发生权限不足或其他错误，可能会引发异常。

        Path.resolve(strict=False)：获取文件或目录的绝对路径。