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7.1 操作文件和目录

ClayPython大约 10 分钟

7.1 操作文件和目录

文件IO操作

函数说明
open打开
read读取
write写入
close关闭
readline行读取
readlines多行读取

open 方法

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

打开一个文件，返回一个文件对象(流对象)和文件描述符。打开文件失败，则返回异常

基本使用：创建一个文件test，然后打开它，用完关闭

f = open("test") # file对象
# windows <_io.TextIOWrapper name='test' mode='r' encoding='cp936'>
# linux <_io.TextIOWrapper name='test' mode='r' encoding='UTF-8'>
print(f.read()) # 读取文件
f.close() # 关闭文件

文件操作中，最常用的操作就是读和写。

文件访问的模式有两种：文本模式和二进制模式。不同模式下，操作函数不尽相同，表现的结果也不一样。

注：windows中使用codepage代码页，可以认为每一个代码页就是一张编码表。cp936等同于GBK。

open 参数

file

打开或者要创建的文件名。如果不指定路径，默认是当前路径

mode 模式

模式描述字符意义
r缺省模式，只读打开
w只写打开
x创建并写入一个新文件
a只写打开，追加内容
b二进制模式
t缺省模式，文本模式
+读或写打开后，使用+来增加缺失的写或读的能力

模式对于IO操作来说，其实只有读和写两种：

  • 只读 r
  • 只写 w、x、a
  • 增加缺失能力 +

r 模式

  • 只读打开文件，如果使用write方法，会抛异常
  • 如果文件不存在，抛出FileNotFoundError异常

w 模式

  • 表示只写方式打开，如果读取则抛出异常
  • 如果文件不存在，则直接创建文件
  • 如果文件存在，则清空文件内容

x 模式

  • 文件不存在，创建文件，并只写方式打开
  • 文件存在，抛出 FileExistsError 异常

a 模式

  • 文件存在，只写打开，追加内容
  • 文件不存在，则创建后，只写打开，追加内容

wxa 模式都可以产生新文件

  • w 不管文件存在与否，都会生成全新内容的文件
  • a 不管文件是否存在，都能在打开的文件尾部追加
  • x 必须要求文件事先不存在，自己要造一个新文件

文本模式 t

  • 字符流，将文件的字节按照某种字符编码理解，按照字符操作。open 的默认 mode 就是rt。

二进制模式 b

  • 字节流，将文件就按照字节理解，与字符编码无关。二进制模式操作时，字节操作使用bytes类型

+ 模式

  • 为r、w、a、x提供缺失的读或写功能，但是，获取文件对象依旧按照r、w、a、x自己的特征。
  • +模式不能单独使用，可以认为它是为前面的模式字符做增强功能的。

encoding：编码，仅文本模式使用

None 表示使用缺省编码，依赖操作系统。windows、linux下测试如下代码

f = open('test1','w')
f.write('啊')
f.close()

windows 下缺省 GBK（0xB0A1），Linux 下缺省 UTF-8（0xE5 95 8A）

文件指针

mode=r，指针起始在0

mode=a，指针起始在EOF

f = open('test.txt', 'wb+')
print(f)
f.write(b'abc')
print(f.tell())
f.close()

f = open('test.txt', 'rt+') # windows下打开
f.write('啊') # 从什么地方开始写几个字节？
print(hex(ord('啊')), '啊'.encode(), '啊'.encode('gbk'))
print(f.tell())
f.close()

read

read(size=-1)

  • size 表示读取的多少个字符或字节；负数或者 None 表示读取到 EOF
filename = 'test.txt'
f = open(filename, 'w+')
f.write('百度站长')
f.close()

f = open(filename)
print(1, f.read(1)) # 按字符
print(2, f.read(2))
print(3, f.read())
f.close()

f = open(filename, 'rb')
print(4, f.read(1)) # 按字节
print(5, f.read(2))
print(6, '百度站长'.encode('gbk'))
print(7, f.read())
f.close()

建议，使用文件对象时，一定要指定编码，而不是使用默认编码

write

  • write(s)，文本模式时，从当前指针处把字符串 s 写入到文件中并返回写入字符的个数；二进制时将 bytes写入文件并返回写入字节数
  • writelines(lines)，将字符串列表写入文件
filename = 'test.txt'
f = open(filename, 'w+')
lines = ['abc', '123\n', 'baidu'] # 需提供换行符
# for line in lines:
# f.write(line)
f.writelines(lines)
f.seek(0) # 回到开始
print(f.read())
f.close()

close

flush并关闭文件对象。文件已经关闭，再次关闭没有任何效果。可以查看文件对象的closed属性，判断是否关闭

上下文管理

文件对象这种打开资源并一定要关闭的对象，为了保证其打开后一定关闭，为其提供了上下文支持。

filename = 'test.txt'
with open(filename) as f:
    print(1, f.closed)
    print(f.write('abcd')) # r模式写入失败，抛异常
print(2, f.closed) # with中不管是否抛异常，with结束时都会保证关闭文件对象

with 文件对象 as 标识符: # 等同于 标识符 = 文件对象
    pass # 标识符可以在内部使用

上下文管理

  1. 使用with关键字，上下文管理针对的是with后的对象
  2. 使用with ... as 关键字
  3. 上下文管理的语句块并不会开启新的作用域

文件对象上下文管理

  1. 进入with 时，with 后的文件对象是被管理对象
  2. as 子句后的标识符，指向 with 后的文件对象
  3. with 语句块执行完的时候，会自动关闭文件对象
filename = 'test.txt'
f = open(filename)
with f as f2:
    print(f is f2) # True

文件的遍历

类似于日志文件，文件需要遍历，最常用的方式就是逐行遍历。

filename = 'test.txt'
with open(filename, 'w') as f:
    f.write('\n'.join(map(str, range(101, 120))))

with open(filename) as f:
    for line in f: # 文件对象时可迭代对象，逐行遍历
        print(line.encode()) # 带换行符

路径操作

os.path 模块

# os模块常用函数
from os import path

p = path.join('/etc', 'sysconfig', 'network') # 拼接
print(type(p), p)
print(path.exists(p)) # 存在

print(path.split(p)) # 分割
print(path.dirname(p), path.basename(p)) # 路径和基名

print(path.abspath(''), path.abspath('.')) # 绝对路径
print(path.splitdrive('o:/temp/test')) # windows方法

# 打印父目录
p1 = path.abspath(__file__)
print(p1)
while p1 != path.dirname(p1):
    p1 = path.dirname(p1)
    print(p1)

os.path模块操作的都是字符串。

Path 类

从3.4开始Python提供了pathlib模块，使用Path类操作目录更加方便。

初始化

from pathlib import Path

p = Path() # 当前目录， Path()、Path('.')、Path('')
print(type(p), p)
p = Path('a', 'b', 'c/d') # 当前目录下的a/b/c/d
print(type(p), p)
p = Path('/etc', Path('sysconfig'), 'network/ifcfg') # 根下的etc目录
print(type(p), p)

拼接

操作符 /

  • Path对象 / Path对象
  • Path对象 / 字符串
  • 字符串 / Path对象

joinpath

  • joinpath(*other) 在当前Path路径上连接多个字符串返回新路径对象
from pathlib import Path

p = Path()
p = p / 'a'
p1 = 'b' / p
p2 = Path('c')
p3 = p2 / p1
print(p1, p2, p3)
print(p3.parts)
print(p3.joinpath('d', 'e/f', Path('g/h')))

分解

parts属性，会返回目录各部分的元组

p = Path('/a/b/c/d')
print(p.parts) # 最左边的/是根目录

父目录

from pathlib import Path
p = Path('/clay/mysql/install/mysql.tar.gz')
print(p.parent)
for x in p.parents: # 可迭代对象
    print(x)

目录组成部分

name、stem、suffix、suffixes、with_suffix(suffix)、with_name(name)

  • name 目录的最后一个部分
  • suffix 目录中最后一个部分的扩展名
  • stem 目录最后一个部分，没有后缀
  • name = stem + suffix

suffixes 返回多个扩展名列表

  • with_suffix(suffix) 有扩展名则替换，无则补充扩展名
  • with_name(name) 替换目录最后一个部分并返回一个新的路径
from pathlib import Path

p = Path('/clay/mysql/install/mysql.tar.gz')
print(p.parent)
print(p.name)
print(p.stem)
print(p.suffix)
print(p.suffixes)
print(p.with_name('redis'))
print(p.with_name('redis').with_suffix('.zip'))

全局方法

  • cwd() 返回当前工作目录
  • home() 返回当前家目录
from pathlib import Path

p = Path('/clay/mysql/install/mysql.tar.gz')
print(p.cwd(), Path.cwd())
print(p.home(), Path.home())

判断方法

  • exists() 目录或文件是否存在
  • is_dir() 是否是目录，目录存在返回True
  • is_file() 是否是普通文件，文件存在返回True
  • is_symlink() 是否是软链接
  • is_socket() 是否是socket文件
  • is_block_device() 是否是块设备
  • is_char_device() 是否是字符设备
  • is_absolute() 是否是绝对路径

注意：文件只有存在，才能知道它是什么类型文件

绝对路径

  • resolve() 非Windows，返回一个新的路径，这个新路径就是当前Path对象的绝对路径，如果是软链接则直接被解析。
  • absolute() 获取绝对路径。

通配符

  • glob(pattern) 通配给定的模式，返回生成器对象
  • rglob(pattern) 通配给定的模式，递归目录，返回生成器对象
  • ? 代表一个字符
  • * 表示任意个字符
  • [abc]或[a-z] 表示一个字符
list(p.glob('test*')) # 返回当前目录对象下的test开头的文件
list(p.glob('**/*.py')) # 递归所有目录，等同rglob
list(p.glob('**/*'))

g = p.rglob('*.py') # 生成器，递归
next(g)
list(p.rglob('*.???')) # 匹配扩展名为3个字符的文件
list(p1.rglob('[a-z]*.???')) # 匹配字母开头的且扩展名是3个字符的文件

其他操作

  • rmdir() 删除空目录。没有提供判断目录为空的方法

  • touch(mode=0o666, exist_ok=True) 创建一个文件

  • as_uri() 将路径返回成URI，例如'file:///etc/passwd'

  • mkdir(mode=0o777, parents=False, exist_ok=False)

    parents，是否创建父目录，True等同于mkdir -p。False时，父目录不存在，则抛出 FileNotFoundError exist_ok参数，在3.5版本加入。False时，路径存在，抛出FileExistsError；True时， FileExistsError被忽略

  • iterdir() 迭代当前目录，不递归

from pathlib import Path

p = Path('o:/a/b/c/d')
p.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
(p / 'test').touch()
for x in p.parents[len(p.parents) - 1].iterdir(): # 不支持负索引
	if x.is_dir():
		print('dir =', x)
	elif x.is_file():
		print('file =', x)
	else:
		print('other =', x)
  • stat 相当于stat命令
  • lstat 使用方法同stat()，但如果是符号链接，则显示符号链接本身的文件信息

shutil 模块

文件拷贝：使用打开2个文件对象，源文件读取内容，写入目标文件中来完成拷贝过程。但是这样丢失 stat 数据信息（权限等），因为根本没有复制这些信息过去。

目录复制又怎么办呢？

Python 提供了一个方便的库 shutil（高级文件操作）。

copy 复制

copyfileobj(fsrc, fdst[, length]) 文件对象的复制，fsrc和fdst是open打开的文件对象，复制内容。fdst要求可写。 length 指定了表示buffer的大小；

copyfile(src, dst, *, follow_symlinks=True) 复制文件内容，不含元数据。src、dst为文件的路径字符串 本质上调用的就是copyfileobj，所以不带元数据二进制内容复制。

copymode(src, dst, *, follow_symlinks=True) 仅仅复制权限。

copystat(src, dst, *, follow_symlinks=True) 复制元数据，stat包含权限

copy(src, dst, *, follow_symlinks=True) 复制文件内容、权限和部分元数据，不包括创建时间和修改时间。

本质上调用的是 copyfile(src, dst, follow_symlinks=follow_symlinks)copymode(src, dst, follow_symlinks=follow_symlinks)

copy2 比copy多了复制全部元数据，但需要平台支持。 本质上调用的是 copyfile(src, dst, follow_symlinks=follow_symlinks)copystat(src, dst, follow_symlinks=follow_symlinks)

copytree(src, dst, symlinks=False, ignore=None, copy_function=copy2,ignore_dangling_symlinks=False)递归复制目录。默认使用copy2，也就是带更多的元数据复制。 src、dst必须是目录，src必须存在，dst必须不存在 ignore = func ，提供一个 callable(src, names) -> ignored_names。提供一个函数，它会被调用。src是源目录，names 是 os.listdir(src) 的结果，就是列出 src 中的文件名，返回值是要被过滤的文件名的 set类型数据。

def ignore(src, names):
	ig = filter(lambda x: x.startswith('a'), names) # 忽略a开头的
	return set(ig)

shutil.copytree('o:/temp','o:/tt/o',ignore=ignore)

rm 删除

shutil.rmtree(path, ignore_errors=False, onerror=None)

递归删除。如同 rm -rf 一样危险，慎用。

它不是原子操作，有可能删除错误，就会中断，已经删除的就删除了。

ignore_errors为true，忽略错误。当为False或者omitted时onerror生效。

onerror为callable，接受函数function、path和execinfo。

shutil.rmtree('O:/tmp') # 类似 rm -rf

move 移动

move(src, dst, copy_function=copy2)

递归移动文件、目录到目标，返回目标。

本身使用的是 os.rename方法。

如果不支持rename，如果是目录则copytree再删除源目录。

默认使用copy2方法。

shutil.move('o:/a', 'o:/aaa')
os.rename('o:/t.txt','o:/temp/t')
os.rename('test3','/tmp/py/test300')

shutil还有打包功能。生成tar并压缩。支持zip、gz、bz、xz。