前言

在上篇文章中，全面讲解了 python 3 中的面向对象，今天我会继续探险，去掌握 python 3 中的文件操作， let's go 让我们出发吧!

文件

什么是文件？

一谈到文件，就会涉及到一个的重要的概念，持久化 。什么是持久化？

持久化是将程序数据在持久状态和瞬时状态间转换的机制。通俗的讲，就是瞬时数据（比如内存中的数据，是不能永久保存的）持久化为持久数据。 ——来源于百度百科

由此可见，持久化数据就是在程序运行结束后或者断电后再开机，还继续存在的数据。而文件就是最典型的表现形式。那什么是文件呢？

文件就是存储在如硬盘，光盘这样的非易失媒介上的信息序列。像内存，在关机或掉电后，信息就全部丢失了，文件当然不会存储在它上面。

当我们想要读或者写文件时，就得先打开(open) 文件才可以，而当读写完成的时候，也要尽量将其关闭(close)，这样才能够释放它占用的系统资源啊。

如何在 python 中打开文件？

使用内置函数 open 就可以打开文件。先来看下 python 中对 open 函数的定义

file object = open(file_name [, access_mode][, buffering])

参数定义如下

access_mode 表示文件模式。常见的模式有读模式，写模式，追加模式等。这个参数是可选的，如果不填，默认就是读模式。具体的文件模式列表在下面表格中列出。
buffering 缓存标志
- 如果不填，默认值为 0
- 值为 1 表示行缓存
- 值 > 1 则代表缓冲区的大小（单位是字节）
- 值 < 0 表示使用默认缓存区的大小
file_name 表示要访问的文件路径名称，可以是相对路径，也可以是绝对路径。

具体的文件模式 access_mode 参数表如下

值	功能描述
w	写模式
r	读模式
x	写模式，创建一个文件，如果文件已存在，则报错
a	追加模式
b	二进制模式（可与其他模式结合使用）
`+`	读/写模式(可与其他模式结合使用)

其中 b 或者 + 可与其他模式结合使用需要说明下：

如 rb 就表示读取一个二进制文件
如w+ 表示对打开的文件可读可写
如 wb+ 则表示对二进制文件可读可写，如果模式中不加 b则默认表示文本文件

调用 open 函数后返回的是什么对象呢？能够从这个对象中获取什么信息和执行什么操作呢？来看下一节

python 文件对象有哪些属性？

调用 open 函数后返回的是一个文件句柄，这个句柄中包含许多文件相关的属性,具体如下面表格所示

属性	功能描述
`file.closed`	文件是否已关闭，是则返回 true
`file.mode`	打开文件时使用的模式
`file.name`	文件名称

来看一个例子

f = open('test.py', 'r+')

# 文件名称.

print ("File name: ", f.name) # test.py

# 文件是否已关闭

print ("File state: ", f.closed) # False

# 文件打开时的模式

print ("Opening mode: ", f.mode) # r+

打开文件后，最常见的操作就是读文件和写文件了，先来看读文件

如何读文件？

在读取文件时，最常用的方法就是 read() ，readlines() 两个方法，在操作结束后都要调用 close() 方法关闭文件，释放资源。

先来看 read() 方法

read()

打开文件后，

调用 read(size) 方法可以一次读取 size 字节的数据
如果read()方法中没有参数可以一次将文件内容全部读入到内存中

来看一个例子，假设有一个文件名称为 a.txt 内容为

Good morning, everyone!

Good morning, my student!

先来读取前 4 个字母

try:

  f = open('a.txt', 'r')

  print(f.read(4)) # Good

finally:

  if f:

    f.close()

上面代码为什么要用 try ... finally 包裹呢？

这是因为文件操作很可能出现 IO 异常的情况，需要使用 try ... finally 包住，即使出现异常也能保证 close() 方法能够正常调用。

其实还有更简洁的写法，就是使用 with 语句，它就是一个语法糖，一下就把 try ... finally 的活都干了。来感受下它的威力

with open('a.txt', 'r') as f:

  print(f.read(4)) # Good

readline()

对于文本文件来说，如果比较大，使用 readline() 方法则更为合理，可以一次读取一行内容。

with open('a.txt', 'r') as f:

  print(f.readline()) # Good morning teacher!

如果一次想返回多列文本，可以使用 readlines() 方法，它会返回一个列表。

with open('a.txt', 'r') as f:

  print(f.readlines()) # ['Good morning teacher!\n', 'Good morning, my student!']

如何写文件？

写文件和读文件操作非常类似，它们的区别就在于：

调用 open 方法打开文件时，文件模式需要包含 w ，a或者 x

注意，使用 w 模式打开文件后，执行写入操作，如果文件已经存在，则会将之前的文件内容全部覆盖，之前的数据内容就丢失了啊。如果不想覆盖，还是使用 a 模式打开吧。

调用什么方法可以写文件呢？ write()方法，调用成功后，会返回写入文件的字符长度。

来看一个例子

with open('a.txt', 'w') as f:

  f.write('I am line 1\n')

  f.write('I am line 2\n')

上面代码中，为什么要加 \n 呢？这是用来分行的，要不然都挤在一行了。

注意，这里如果不使用 with 语法糖，也一定要显式的调用使用 close 方法。这不仅仅是因为释放资源的原因：在调用 write() 方法时，操作系统不会立刻将数据写入到文件中，而是先在内存中缓存，等到空闲时再写入文件，最后使用 close() 方法才会将数据完整的写入到文件中。

当然，显式调用 flush() 方法也可以将数据立即写入文件中。综合比较，还是推荐使用 with 的方式，优雅且完善。

如何操作文件和目录？

除了对文件读和写之外，还会经常用到如获取文件路径，查看文件大小，重命名，删除文件等文件或目录操作。这些操作应该调用哪些方法来完成呢？

强大的 os 模块

刚开始接触 os 模块，就被它强大的 API 列表给震撼了，使用这个模块几乎可以完成所有的日常文件和目录操作。为方便以后查询，我专门将这些常用的操作分门别类，做了一个思维导图。一起来看下。

上图中只给出了最简单的功能介绍，如果想要深入了解具体的方法使用，可参考 python 3.6 os 模块官方地址

学习有时候就是这样，API 太多根本记不住，也没有必要完全记住，只要经常归纳整理，知道要使用的操作在什么地方，叫什么名字，用到的时候去查就可以了。

shutil 模块— High-level file operations

除了 os 模块，还有一个非常有用的模块 shutil ，它的定位是针对多个文件的高级文件操作（High-level file operations）。相比而言， os 模块大多是对单个文件而言的喽。下面通过几个常用的操作来感受下：

复制文件夹 shutil.copytree('olddir', 'newdir')
- 注意，参数olddir ,newdir 只能是目录，而且 newdir 这个目录不存在才可以
移动文件或目录 shutil.move('oldpath','newpath')
删除目录 shutil.rmtree('dir')
- 看上面的 os 思维导图，也有一个删除目录 API os.rmdir(dir) ，只能删除空目录
- shutil.rmtree 功能则更高级，无论是空还是非空目录都可以删除，确实是 High-level 啊 ^_

对我来说，这三种常用的操作就可以了。当然 shutil 的功能远比这些要丰富的多，有兴趣的同学，可以到官方文档去深入了解下。

小结

本篇主要介绍了 python 中文件常用的操作，内容包括打开文件，读文件，写文件，使用 os 和 shutil 模块来操作文件和目录。下篇会介绍 json 和 xml 处理，敬请期待。

python 历险记（三）— python 的常用文件操作

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