Python标准库【os】6 文件描述符操作1

原创已于 2025-02-28 17:30:55 修改

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于 2025-02-28 02:54:34 首次发布

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9 文件描述符操作

os模块提供了各种操作系统接口。包括环境变量、进程管理、进程调度、文件操作等方面。

这里整理了操作文件描述符的部分方法。

参考：os模块官方文档

os模块的方法和系统相关，且一些方法依赖python版本，测试时使用下面的在线工具：
在线python-3.12版本-Unix平台

9 文件描述符操作

9.1 文件描述符

文件描述符是一些小整数，对应当前进程所打开的文件。
进程标准输入的文件描述符通常是0，标准输出是1，标准错误是2。进程后续打开的文件的文件描述符会依次指定为3、4、5等。

可以使用f.fileno()获取文件对象对应的文件描述符。

>>> f = open("test", "w")
>>> f.fileno()
5

9.2 打开文件描述符

os.open(path, flags, mode=0o777, *, dir_fd=None) 打开path指定的文件，根据flags设置标志位，并根据mode设置权限。
计算mode时会先按当前umask值将部分权限去掉。
dir_fd允许path使用相对路径。
flags常量在os模块中有定义，这些常量的用法说明参考：Unix系统 open(2)手册、Windows系统 _open和_wopen方法
```
>>> with open("test.txt", "w") as f:
...     f.write("1\n22\n333\n")
... 
9
>>> fd = os.open("test.txt", os.O_RDONLY)
>>> fd
5
```
os.fdopen(fd, *args, **kwargs) 返回打开文件描述符fd对应文件的对象。
```
>>> os.fdopen(fd)
<_io.TextIOWrapper name=5 mode='r' encoding='cp936'>
```
os.pipe() 创建一个管道，返回一对分别用于读写的文件描述符(r, w)。
新的文件描述符不可继承。仅Unix可用。
```
>>> os.pipe()
(4, 5)
```
os.pipe2(flags) 创建带有flags标志位的管道，返回一对分别用于读写的文件描述符(r, w)。
仅Unix可用。
os.posix_openpt(oflag) 打开并返回一个代表主要伪终端设备的文件描述符。
oflag可以设置文件状态旗标和文件访问模式。

9.3 关闭文件描述符

os.close(fd) 关闭文件描述符fd。
关闭由os.open()或os.pipe()返回的文件描述符。
内置函数open()、popen()或fdopen()返回的文件对象应该用其自身的close()方法关闭。
os.closerange(fd_low, fd_high) 关闭一系列文件描述符，并忽略错误。
包括fd_low，但是不包括fd_high。

9.4 读取数据

os.posix_fadvise(fd, offset, advice) 声明以特定模式访问数据，以便内核提前进行优化。
数据范围是fd指向的文件的offset开始，持续len字节。
advice指定访问模式，可取值如下：
- os.POSIX_FADV_NORMAL，不指定访问方式；
- os.POSIX_FADV_SEQUENTIAL，需要访问指定的数据顺序；
- os.POSIX_FADV_RANDOM，数据以随机顺序访问；
- os.POSIX_FADV_NOREUSE，数据只访问一次；
- os.POSIX_FADV_WILLNEED，数据在不久的将来访问；
- os.POSIX_FADV_DONTNEED，数据不会在短期内访问；
os.read(fd, n) 从文件描述符至多读取n个字节。
适用于低级I/O操作，只能用于os.open或os.pipe返回的文件描述符。
```
>>> fd = os.open("test.txt", os.O_RDONLY)
>>> os.read(fd, 3)
b'1\r\n'
```
os.pread(fd, n, offset) 从指定的文件的偏移位置offset开始读取n个字节。
文件的指针不会移动。返回读取的字节数据。
如果读取到文件末尾，则会返回空字节对象。
```
>>> fd = os.open("test.txt", os.O_RDONLY)
>>> os.pread(fd, 3, 3)
b'2\n3'
```

9.5 写数据

os.write(fd, str) 把字节串写到文件描述符。

>>> os.pipe()
(4, 5)
>>> os.write(5, b"1234567890")
10
>>> os.read(4, 5)
b'12345'
>>> os.read(4, 5)
b'67890'
>>> os.read(4, 5)
b''

os.pwrite(fd, str, offset) 把字节串写入文件的偏移位置处。
文件指针不变，返回写入的字节数。

9.6 读写缓冲区数据

os.readv(fd, buffers) 从文件描述符读取数据到多个字节类对象缓冲区中。
返回实际读取的字节总数。
os.preadv(fd, buffers, offset, flags=0) 从指定文件的便宜位置offset开始，把数据读取到可变字节类对象buffers中。
文件的指针位置保持不变。
数据会依次存到每个缓冲区中。操作系统对允许使用的缓冲区数目有限制(限制数为os.sysconf()结果中的SC_IOV_MAX值)。
flags可选值：os.RWF_NOWAIT，不等待无法立即获得的数据，未读取到返回-1；os.RWF_HIPRI高优先级读写，允许基于块的文件系统对设备做轮询。
该方法是os.pread()和os.readv()的结合。
os.writev(fd, buffers) 把缓冲区buffers的内容写到文件描述符fd。
os.pwritev(fd, buffers, offset, flags=0) 把buffers内容写入文件的偏移位置处。
buffers是字节型对象组成的序列。
flags可由一个或多个标志位按位或运算得到：
- os.RWF_SYNC，提供预写功能，和带os.O_SYNC标志的os.open()等效；
- os.RWF_DSYNC，提供预写功能，和带os.O_DSYNC标志的os.open()等效；
- os.RWF_APPEND，提供预写功能，和带os.O_APPEND标志的os.open()等效。

9.7 磁盘操作

os.posix_fallocate(fd, offset, len) 确保为fd指向的文件分配了足够的磁盘空间，该空间从offset开始的len字节。
os.fsync(fd) 强制把文件描述符fd指定的文件写入磁盘。
对于缓冲区文件对象f，需要先执行f.flush()，然后执行os.fsync(f.fileno())，确保把所有内部缓冲区写入磁盘。
os.fdatasync(fd) 强制把fd指定的文件写入磁盘，不强制更新元数据。

os.ftruncate(fd, length) 截断文件描述符fd指定的文件，保留length个字节。

>>> fd = os.open('test.txt', os.O_RDWR)
>>> os.ftruncate(fd, 2)
>>> os.close(fd)
>>> fd = os.open('test.txt', os.O_RDONLY)
>>> os.read(fd, 3)
b'1\r'
>>> os.read(fd, 3)
b''