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Python 读写文件:示例

原文:https://python.land/operating-system/python-files

文件是使用计算机的重要组成部分，因此使用 Python 读写文件是您需要掌握的基本技能。在本文中，我将向您展示如何完成您的目标，例如:

如何在 Python 中打开文件
用 Python 读取文件(一次或逐行)
用 Python 写文件
复制、移动、重命名和删除文件
检查文件或目录是否存在

当处理文件时，你需要了解文件模式和权限。如果你需要的话，我也包括了对这个主题的解释。

用 Python 打开一个文件
Python 写文件
Python 追加到文件
Python 读取文件到列表
常见的 Python 文件操作
处理 Python 文件异常
关于 Unix 文件权限
继续学习

用 Python 打开一个文件

在 Python 中，我们用open() 函数打开一个文件。这是 Python 内置函数的一部分，你不需要导入任何东西来使用open()。open()函数至少需要一个参数:文件名。如果文件成功打开，它将返回一个 file 对象，您可以使用该对象读取和写入该文件。

当你用 Python 打开一个文件时，你正在使用系统资源，一旦你完成了，你需要释放这些资源。如果不这样做，就会造成所谓的资源泄漏。如果您经常这样做，您可能会遇到问题，因为普通操作系统用户可以打开的文件数量是有限的。

不过这不一定是个问题。当您的程序退出时，所有资源都会自动释放。Python 开发者的想法很好，也很体贴，但是很多软件都是无限期运行的。有了这样的软件，你需要更加小心，关闭你不再需要的资源。这样，您可以确保其他软件可以安全地访问该文件。此外，当您打开许多文件时，每个打开的文件都会占用内存和其他资源。由于这些原因，当你完成一个文件时，关闭它是一个好习惯。

关闭文件曾经是一项手动任务，很容易被忘记。幸运的是，Python 有‘with’语句来帮助我们。我们将很快讨论with声明。我首先要向你展示“老式的做事方法”。

打开文件的老式方法

为了说明 with 语句如此有用的原因，让我们首先以传统的手动方式打开和关闭一个文件:

https://crumb . sh/embed/aetlu 9 ifs

打开文件的老式方法。您应该更喜欢使用 with 语句。

如果你想冒险，试着去掉f.close()。它应该是一样的；Python 不会抱怨，会在退出时关闭文件资源。

如果上面的交互式示例由于某种原因无法运行，下面是相同代码的文本版本:

f = open('text.txt')
print(f.read())
f.close()

Python 一次读取文件内容

在上面的例子中，您可以看到我们如何从文件中读取所有内容，以便打印它。如果您想一次将所有文件内容读入一个字符串，请对 file 对象使用read()方法，不带参数。这对于小文件来说没有问题，但是要意识到你是一次将所有的内容加载到内存中。这可能是大文件的一个问题，但是我们很快就会解决这个问题。

在 Python 中使用 with open()

在前面的例子中有一个潜在的问题。如果在 Python 读取文件时发生了异常，那么f.close()调用将永远不会到达。这是一个微不足道的例子，但是你可以想象，对于更复杂的软件，其中的异常可能会被捕获，以便软件可以继续运行，它可能会很快出错。

另一个可能出现的问题是，您只是忘记编写 close()调用。它发生了，我们都是人类。因此，对于现代 Python，建议尽可能使用 with 语句。通过使用 Python 的with open()，打开的文件资源将只在缩进的代码块中可用:

https://crumb.sh/embed/39hFGitfZhd

如果上面的交互式示例由于某种原因无法运行，下面是相同代码的文本版本:

with open('text.txt') as f:
    text = f.read()

print(text)

在本例中，with 语句确保文件关闭，即使发生异常。这是因为一旦我们跳出这个 with 语句的范围，Python 就会自动关闭资源。由于这种自动关闭，您不能在 with 语句之外使用文件(在我们的例子中称为f)。如果你想再次使用它，你必须再次打开它。

文件模式

到目前为止，我们使用的open()函数只有一个参数:文件名。这是一个强制参数，但是 open()也有一些可选的额外参数，比如文件模式。该模式默认为“rt”，代表' r ead t ext '。你打开文件是为了读，这意味着你不能写，你希望它是一个文本文件。

下表列出了您可以通过的其他模式:

| 性格；角色；字母 | 意义 | | r | 打开文件进行读取(默认) | | w | 打开文件进行写入，首先截断文件 | | x | 创建一个新文件并打开它进行写入 | | 答 | 打开以供写入，如果文件已经存在，则追加到文件末尾 | | t | 文本模式(默认)，可与 rwxa 结合使用 | | b | 二进制模式(与文本模式相反)，可以与 rwxa 结合使用 | | + | 打开磁盘文件进行更新(读写) |

可用于 open()的模式参数的文件模式

我不会在这里详细介绍所有的模式，而是在下面的适当部分解释和演示其中的大部分。

Python 写文件

既然您已经了解了文件模式和如何打开文件，我们也可以使用 Python 来写入文件。我们可以分三步走:

首先，我们需要确定文件模式。如果你看上面的表格，我们需要用 w 和 t。因为“t”是默认值，所以我们可以忽略它。
接下来，我们需要打开文件进行写入
最后，我们在文件对象上调用 write()方法。

在这种情况下，Write 需要一个参数:一个 Python 字符串。如果您有另一种类型的数据，如数字，您需要手动将其转换为字符串。毕竟，文本文件没有数据类型的概念:它们只包含文本。

在下面的例子中，我们使用 str()函数将整数转换为字符串，并将它们写入文件:

https://crumb . sh/embed/3 nwtvkb 2 r xk

用 Python 写一个文件，使用写模式

如果上面的交互示例不起作用，下面是相同的代码:

with open('test.txt', 'w') as f:
    for i in range(1, 5):
        f.write(str(i))

with open('test.txt', 'r') as f:
    print(f.read())

现在，您的文件系统中有一个文件(与您的脚本在同一个目录中)，其内容如下:

换行符

你期望每个数字都在一个新的行上吗？

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写文件时，需要显式指定换行符。你可以在上面的交互例子中尝试一下。修改代码，使其看起来像这样:

with open('test.txt', 'w') as f:
    for i in range(1, 5):
        f.write(f'Number {i}\n')

with open('test.txt', 'r') as f:
    print(f.read())

请注意，我在这里使用了 f 弦。我个人很喜欢它们，但是你也可以用类似str(i) + '\n'的东西。

Python 追加到文件

现在我们有了一个测试文件，我们还可以添加一些额外的数据。默认情况下，当我们打开一个文件进行写入时，我们会覆盖任何已经存在的内容。因此，我们再次首先查看上面的文件模式表，我们可以使用哪种模式将数据追加到文件中。我们需要模式“a ”,用于追加。

在下面的例子中，我们:

使用 Python 的with open()写入一个文件，就像前面的例子一样。
之后，我们再次打开文件，这次使用 append 标志，并添加一些额外的行。
回读文件内容并打印到屏幕上，以便我们可以检查结果

给你:

https://crumb . sh/embed/4xb 5 eteh 6 FP

用 Python 向文件追加文本

如果上面的交互示例不起作用，下面是相同的代码:

# First create a file, with a couple of lines
with open('test.txt', 'w') as f:
    for i in range(1, 5):
        f.write(f'Number {i}\n')

# Now add some extra lines using append mode
with open('test.txt', 'a') as f:
    for i in range(5, 8):
        f.write(f'Append number {i}\n')

with open('test.txt') as f:
    print(f.read())

Python 读取文件到列表

对于小文件，将所有行一次读入一个列表会很方便。有两种方法可以做到这一点:

with open('test.txt') as f:
    lines = list(f)

# lines = ['1\n', '2\n', '3\n', '4\n', '5\n', '6\n', '7\n']

相当于:

with open('test.txt') as f:
    lines = f.readlines()

# lines = ['1\n', '2\n', '3\n', '4\n', '5\n', '6\n', '7\n']

逐行读取文件

你并不总是有一次阅读文件的奢侈。例如，当您需要处理 140 GB 大小的日志文件时，您不能将其全部读入内存并侥幸逃脱。你的程序可能会崩溃，或者至少变得非常慢。

在这种情况下，逐行解析文件要高效得多。为了逐行读取文件，我们可以将打开的文件视为一个迭代器。打开文件后，我们可以使用一个 Python for-loop 来遍历这些行:

with open('myfile.txt', 'r') as f:
    for line in f:
        print(line)

常见的 Python 文件操作

Python 有内置模块来执行常见的文件操作，比如删除文件、创建目录、移动文件等等。这些函数中的大部分都可以在os模块中获得，所以你需要先导入它。在这一节中，我们将介绍一些您可能需要执行的操作。

使用 Python 检查文件是否存在

要检查文件是否存在，我们可以使用isfile函数:

import os

if os.path.isfile('myfile.txt'):
    print("It's a file")

如果文件存在，这将返回True，如果不存在，则返回False。

使用 Python 检查目录是否存在

类似地，要检查目录是否存在，我们可以使用isdir函数:

import os

if os.path.isdir('mydir'):
    print("It's a directory")

如果目录存在，这将返回True。否则将返回False。

创建目录

要创建目录，使用os模块中的mkdir函数:

import os

os.mkdir('mydir')

删除文件

要删除一个文件，我们可以使用下面的命令:

import os

os.remove('myfile.txt')

这将删除文件。如果文件不存在，它将引发一个异常。

重命名(或移动)文件

要重命名或移动文件，我们可以使用以下命令:

import os
os.rename('myfile.txt', 'myfile_renamed.txt')

只要文件在同一个文件系统中，重命名操作就会起作用。如果您想将一个文件从一个文件系统移动到另一个文件系统，您需要来自shutil的更高级的move函数，如下所述。

用 shutil 移动文件

为了以类似终端外壳上的mv命令的方式移动文件，我们可以使用shutil模块。与os.rename的一个重要区别是，这个函数也可以在文件系统之间移动文件。重命名只能重命名/移动同一文件系统中的文件:

import shutil

shutil.move('/mnt/filesystem1/myfile.txt', '/mnt/filesystem2/mydir')

# Move to a directory, keeping the name intact
shutil.move('/home/erik/myfile.txt', '/home/erik/backups/')

用 Python 复制文件

shutil模块是一个更高级的模块，它提供了许多可用于复制单个文件或复制和删除整个文件树的功能:

import shutil

# Copy a single file
shutil.copy('/home/erik/myfile.txt', '/home/erik/myfile_copy.txt')

# Copy entire tree of files
shutil.copytree('mydir', 'mydir_copy')

# Remove a tree of files
shutil.rmtree('mydir')

处理 Python 文件异常

如果出现错误，shutil和os模块将引发异常。您可以使用try和except模块来处理异常。您需要处理的异常几乎总是属于OSError类型。然而，有时您可能还需要处理其他异常，比如SameFileError。

我写了一个详细的教程，关于如何处理异常和 try-catch 块，你可能想读一下。

关于 Unix 文件权限

在处理文件时，您不可避免地会遇到文件权限问题。这是关于 Unix 文件权限的简短入门。你迟早会遇到它们，尤其是在云中工作时，因为大多数云服务器都运行 Linux。

文件权限

权限是按文件指定的。当您列出目录时，您将能够看到其权限。例如，在 Linux 下，我们可以用 ls -l 命令这样做:

$ ls -l
total 0
-rwxr-xr-x 1 erik erik 0 Jun 25 10:33 build_script.sh
-rw-r--r-- 1 erik erik 0 Jun 25 10:33 myapp.py

在输出中，您可以看到我出于演示目的创建的两个虚拟文件。第一个是脚本文件，第二个是名为 myapp.py 的 Python 文件。在这一行的开头，您会看到像 r、w 和 x 这样的神秘字母，它们定义了文件权限。文件可以具有以下权限:

| 信 | 许可 | | r | 该文件可以被读取 | | w | 文件是可写的 | | x | 该文件是可执行的 | | – | 未设置，未授予权限 |

可能的文件权限

用户和组

然而，仅仅知道权限是不够的。正如您在上面的示例清单中看到的，对于每个文件， r 重复了三次。如果你想知道为什么:计算机系统通常有多个用户和组。

每个文件都有三种访问类型的权限:

用户:文件的所有者。创建文件的人自动成为所有者
组:由 0 个或更多用户组成的组
其他所有人；也称为“世界”

权限也按此顺序列出。因此，对于每种访问类型，我们有三个权限字段，结果是一个九个字符长的字符串。下面的 ASCII 艺术应该可以澄清一些事情:

    User   Group   World
0   123    456     789
-   rwx    r-x     r-x

Positions 1, 2, 3 define permissions for the user
Positions 4, 5, 6 define permissions for the group that the user is in
Positions 7, 8, 9 define permissions for world
Position 0 is the file type (see below)

文件类型

最后，有几种文件类型。最广为人知的是常规文件和目录，但还有更多类型。这是完整的列表:

–:常规文件
d :目录
c :字符设备文件
b :块设备文件
s :本地套接字文件
p :命名管道
l :符号链接

为了演示，您可以检查文件/dev/random:

ls -l /dev/random
crw-rw-rw- 1 root root 1, 8 jun 22 08:44 /dev/random

这是一个字符设备，当读取时提供一个随机数据流。如您所见，它也是可写的。在这种情况下，写入/dev/random将更新熵池。

还有更多的东西需要学习，您可能也想深入了解我们关于使用 Unix shell 的章节。所以，如果你想或需要，就去探索吧，但是这里的快速介绍应该可以让你开始。

继续学习

使用这些资源扩展您的知识和理解:

如何在 Python 中加载、读取和写入 YAML
在 Python 中使用JSON
关于使用文件的官方 Python 文档
官方 shutil 文档
维基百科关于文件权限的页面
我们关于使用 unix shell 的章节

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