【Python】解析Python中的文件操作

目录结构：

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1. 简介
2. Python中的文件类型
3. 内置函数的文件操作
1. open()函数
2. Mode
3. 创建文本文件
4. 读取文本文件
5. 循环文件对象
6. 关闭文件
7. With语句
4. os模块
5. fileinput模块

1.简介

在Python中无需引入额外的模块来进行文件操作，Python拥有内置的文件操作函数（除了内置文件操作函数，Python语言也提供了额外的文件操作模块，它们具有更加强大的功能）。

os模块提供了在操作系统上可移植的文件操作方法。如果只是想要读取和写入数据，那么可以用内置的open()方法。如果想要操作路径，可以使用os.path模块。如果想要在命令行上读取所有的数据行，那么可以使用fileinput模块。如果想要创建一个临时文件或路径，那么可以使用tempfile模块。如果想要更高级别的文件和目录操作，那么可以使用shutil模块。

下面开始介绍内置的Open方法（在本文的后面还有关于os和fileinput模块的讲解）：

首先需要用Python中的内置open函数获得一个文件对象（file object）。

内置open函数可以直接打开一个文件（file）,然后返回一个文件对象（file object），文件对象包含了的大量方法和属性，可以用这些方法和属性操作被打开的文件。

文件对象的closed属性，表示一个文件是否关闭（如果已关闭返回True,否则返回False）。mode,获取文件的打开模式。name,获取文件的名称。

2.Python中的文件类型

在Windows操作系统中，文件可以是图像、文本、可执行、音频、视频等等文件格式。但是在python中，文件被分为两类：一类是文本文件，另一类是二进制文件。文本文件由一行行的字符构成，每一行文本的末尾都有一个EOL字符（End Of Line Character）。EOL标志着当前行的结束和新的一行的开始。二进制文件不同与文本文件，二进制文件也只能由知道文件格式的应用程序处理。

3.内置函数的文件操作

3.1 open()函数

Python中的内置函数open会打开一个文件，并且返回一个文件对象。
open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)
file：打开文件的路径，必需提供。
mode：打开模式，默认为r（只读访问）
buffering：缓冲模式,值为0表示没有缓冲，1表示行缓冲，大于1就表示缓冲区域的大小，负数表示默认为系统的缓冲区大小。设置了缓冲后，可以用flush()方法刷新缓冲。
encoding：文件的操作的编码名称
errors：一个可选字符串，指定如何处理编码和解码的错误
newline：控制换行符模式的行为
closefd：如果为false，那么应该传入一个文件描述符（file descripter）而不应该传入文件名称。如果是True，那么必须传入文件名称。否则会出现错误。
opener：一个可调用对象，

上面的参数中只有file参数是必需提供的，mode参数指定了文件的打开模式，接下来笔者会详细介绍它的所有取值。

3.2 Mode

Mode代表文件的打开模式，在上面介绍的open方法就需要用到文件的打开模式（Mode），open的参数中mode是可选的,下面的表阐述了Mode的取值。

模式	描述
r	以只读的方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
rb	以二进制格式打开一个文件只用于读。文件指针将会放在文件的开头。
r+	打开文件用于读写。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。也就是说，新的内容将会写入到已有的内容之后。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。也就是说，新的内容将会写入到已有的内容之后。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。在文件打开时会使用追加模式。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。

下面是一个使用案例：

f = open("test.txt","r")
print(f)
f.close()

在上面介绍过，open函数会返回一个文件对象（File Object）。一旦我们拿到这个文件对象，就可以调用这个对象上的属性和方法了。最常用的方法就是read和write了。

3.3 创建文本文件

为了增加对文本文件的熟悉程度，接下来我们将会创建自己的文本文件，并且在上面做一些练习。用一个文本编辑器，创建一个名为testfile.txt的文件。然后在同一级目录下，就可以使用如下的代码进行文件写入操作了

file = open(“testfile.txt”,”w”)
file.write(“Hello World”)
file.write(“This is our new text file”)
file.write(“and this is another line.”)
file.write(“Why? Because we can.”)
file.close() 

当我们打开testfile.txt后，就可以文件内容如下：

$ cat testfile.txt
Hello World
This is our new text file
and this is another line.
Why? Because we can.

3.4 读取文本文件

读取文件的内容的方式是多种多样的，如果需要读取一个文件中的所有的内容，那么可以使用read方法。

file = open(“testfile.txt”, “r”)
print file.read()
file.close()

你会看见testfile.txt的所有文件内容都会被输出。

我们也可以只读取指定数量的字符，只需要将需要读取的字符数量传递给read方法便可以了。

file = open(“testfile.txt”, “r”)
print file.read(5)
file.close()

输出：

Hello

如果想一行行的读取文本文件的内容，那么可以使用readline方法。

file = open(“testfile.txt”, “r”)
print file.readline()
file.close()

输出：

Hello World 

如果想返回文件中的每行数据，那么可以使用readlines方法。

file = open(“testfile.txt”, “r”)
print file.readlines()
file.close()

输出：

[‘Hello World’, ‘This is our new text file’, ‘and this is another line.’, ‘Why? Because we can.’] 

3.5 循环文件对象

如果想要更有效率的循环文件中的每一行数据，那么可以使用循环语句，使用循环语句代码不仅简单而且易读。

file = open(“testfile.txt”, “r”)
for line in file:
    print line
file.close()

输出：

Hello World
This is our new text file
and this is another line.
Why? Because we can. 

3.6 关闭文件

当完成对文件的操作后，就可以使用close()方法关闭文件。它将会彻底关闭文件，中断正在使用资源，并且将这些资源返还给系统。

在使用完文件之后，记得要调用close()方法。在调用close()后，任何对文件对象（file object）的操作都是非法的。

在上面的所有案例中，我们在每次使用完文件对象后都调用过close()方法，这是非常好的习惯。

3.7 With语句

可以将with语句应用到文件对象（file object）上，使用with语句语法更清晰。使用with语句的优点在于任何打开的文件都会自动关闭，因此使用with不必担心资源的释放问题。

使用with语句打开文件的格式：
with open("filename") as file:

下面是一个完整的案例：

with open(“testfile.txt”) as file:
    data = file.read()
    //do something with data 

在上面的案例代码中，我们并没有使用close()关闭文件对象。这是因为with语句会自动帮我们关闭，编程人员便可以更专注业务逻辑代码。

下面是循环文件内容的案例：

with open(“testfile.txt”) as f:
    for line in f:
        print line, 

4.os模块

os模块提供了许多与操作系统相交互的函数,OS是Python的标准组件模块。该模块提供了可移植性的文件操作方法。os和os.path模块包含了许多能够与文件操作系统相交互的方法。

os.name

导入该模块的操作系统的名称，windows是nt，linux是posix

import os
print(os.name) #windows是nt，linux是posix

输出：

posix

os.getcwd()

os.getcwd()函数返回当前的工作目录（Current Working Directory,CWD）

import os
print(os.getcwd())
# 打印当前的绝对路径
# os.path.abspath('.')  

# 打印当前路径下的文件和文件夹
# os.listdir('.') 

输出：

/home/user/test

os.popen()

该方法会打开一个连接到命令行的管道，该管道的读写性依赖于打开模式。
os.popen(command[, mode[, bufsize]])
mode（打开模式）和bufsize不是必须要提供的。如果为打开模式为提供，那么默认为"r",也就是只读模式（read only）。
案例：

import os
fd = "a.txt"

# popen() 和 open() 相似
file = open(fd, 'w')
file.write("Hello")
file.close()
file = open(fd, 'r')
text = file.read()
print(text)

# popen() 提供了直接访问文件的管道
file = os.popen(fd, 'w')
file.write("Hello")
# 其他的一些操作
# 关闭文件
file.close()

os.close()

如果一个文件是使用open()打开的，那么只能使用close()关闭。但是如果一个文件是通过os.popen()的，那么可以使用close()或os.close()方法。如果我们试图用os.close()去关闭一个open()打开的文件，那么会抛出错误：

import os
fd = "a.txt"
file = open(fd, 'r') #使用open打开文件
text = file.read()
print(text)
os.close(file) #使用os.close()关闭文件

输出：

Traceback (most recent call last):
  File "/home/user/test/a.py", line 6, in
    os.close(file)
TypeError: an integer is required (got type _io.TextIOWrapper)

os.rename()

可以使用os.rename()重命名文件的名称，被命名的文件必需存在而且用户应该具有改变文件名称的权限。

import os
fd = "a.txt"
os.rename(fd,'New.txt')
os.rename(fd,'New.txt')

输出：

Traceback (most recent call last):
  File "/home/user/test/a.py", line 3, in
    os.rename(fd,'New.txt')
FileNotFoundError: [WinError 2] The system cannot find the
file specified: 'a.txt' -> 'New.txt'

5.fileInput模块

fileinput模块可以对一个或多个文件中的内容进行迭代、遍历等操作。该模块的input()函数有点类似文件readlines()方法，区别在于前者是一个迭代对象，需要用for循环迭代，后者是一次性读取所有行。
用fileinput对文件进行循环遍历，格式化输出，查找、替换等操作，非常方便。

典型用法：

import fileinput
for line in fileinput.input():
    process(line)

基本格式：

fileinput.input([files[, inplace[, backup[, bufsize[, mode[, openhook]]]]]])

参数说明：

files:                  #文件的路径列表，默认是stdin方式，多文件['1.txt','2.txt',...]
inplace:                #是否将标准输出的结果写回文件，默认为0不返回，设置为1时返回
backup:                 #备份文件的扩展名，只指定扩展名，如.bak。如果该文件的备份文件已存在，则会自动覆盖。
bufsize:                #缓冲区大小，默认为0，如果文件很大，可以修改此参数，一般默认即可
mode:                   #读写模式，默认为只读
openhook:               #该钩子用于控制打开的所有文件，比如说编码方式等;

常用函数

函数	描述
fileinput.input()	返回能够用于for循环遍历的对象
fileinput.filename()	返回当前文件的名称
fileinput.lineno()	返回当前已经读取的行的数量（或者序号）
fileinput.filelineno()	返回当前读取的行的行号
fileinput.isfirstline()	检查当前行是否是文件的第一行
fileinput.isstdin()	判断最后一行是否从stdin中读取
fileinput.close()	关闭队列

#test.py
#---样本文件---
c:Python27>type 1.txt
first
second

c:Python27>type 2.txt
third
fourth
#---样本文件---
import fileinput

def process(line):
    return line.rstrip() + ' line'

for line in fileinput.input(['1.txt','2.txt'],inplace=1):
    print process(line)

#---结果输出---
c:Python27>type 1.txt
first line
second line

c:Python27>type 2.txt
third line
fourth line
#---结果输出---

参考文章：

https://www.pythonforbeginners.com/files/reading-and-writing-files-in-python
https://www.geeksforgeeks.org/os-module-python-examples/
https://www.2cto.com/kf/201412/361320.html