Python的文件操作（I/O）

1. 文件的打开

• 文件（file）通过Python程序来对计算机中的各种程序进行增删改查的操作，文件也叫做 I/O（Input/Output）
• 文件的打开的操作步骤
  • 打开文件
  • 对文件进行修改、保存的操作
  • 关闭文件
• 文件会有一个返回值。返回一个对象，返回的这个对象就是当前文件的本身。
• open（）函数
  • 在 Python 中，如果想要操作文件，首先需要创建或者打开指定的文件，并创建一个文件对象，而这些工作可以通过内置的 open() 函数实现。
  • open（） 用于创建和打开指定文件
  • 语法：file_object = open（file，mode=‘r’，buffering=None，encoding=None）
  • 个数参数的用法：
    • file_object：要创建的文件对象
    • file：想要访问的文件名的字符串的值
    • mode ：可选参数，指的是文件的打开方式，默认为 r
    • buffering：可选参数，用于对指定文件进行读写操作时，是否使用缓冲区
    • enconding：手动设定打开文件的编码格式，如果不对编码格式进行修改，默认为cp936，为GBK模式

# 1.txt 文件已经创建
file = open('1.txt')
print(file)
<_io.TextIOWrapper name='1.txt' mode='r' encoding='cp936'>

file = open('1.txt', encoding='utf-8')
print(file)
<_io.TextIOWrapper name='1.txt' mode='r' encoding='utf-8'>

# 注意：手动修改enconding的值仅限于文本文件，也就是说以二进制模式打开时，不能对enconding参数值进行任何的修改，否则会抛出 ValueError 异常

模式	意义	注意事项
r	只读模式打开文件，读文件内容的指针会放在文件的开头（默认）	操作的文件必须存在
rb	以二进制模式、只读格式打开文件，读文件内容的指针位于开头，一般用于非文本文件（音频文件、图片文件）	操作的文件必须存在
r+	打开文件后，既可以从头读取文件内容，也可以从开头向文件中写入新的内容，写入的新内容会覆盖文件中等长度的原有内容。	操作的文件必须存在
rb+	以二进制格式、采用读写模式打开文件，读写文件的指针会放在文件的开头，通常针对非文本文件（如音频文件）	操作的文件必须存在
w	以只写模式打开，若该文件存在，打开时会覆盖原文件的内容	若文件存在，会清空其原有内容（覆盖文件）；反之，则创建新文件。
wb	以二进制模式、只写格式打开，一般用于非文本文件（音频文件）	若文件存在，会清空其原有内容（覆盖文件）；反之，则创建新文件。
w+	打开文件后会对原文件内容进行清空，并对该文件有读写权限	若文件存在，会清空其原有内容（覆盖文件）；反之，则创建新文件。
wb+	以二进制格式，读写模式打开文件，一般用于非文本文件	若文件存在，会清空其原有内容（覆盖文件）；反之，则创建新文件。
a	以追加模式打开文件，对文件只有写的权限。如果文件已经存在，文件指针将放在文件的末尾（即新写入内容会位于已有内容之后）；反之，则会创建新文件。
ab	以二进制模式打开文件，并采用追加模式，对文件只有写权限。如果该文件已存在，文件指针位于文件末尾（新写入文件会位于已有内容之后）；反之，则创建新文件。
a+	以读写模式打开文件；如果文件存在，文件指针放在文件的末尾（新写入文件会位于已有内容之后）；反之，则创建新文件。
ab+	以读写模式打开文件，并采用追加模式，对文件具有读写权限，如果文件存在，则文件指针位于文件的末尾（新写入文件会位于已有内容之后）；反之，则创建新文件。

• open（）函数对象的常用属性
  成功打开文件以后，可以调用文件对象本身拥有的属性获取当前文件的部分信息，常见属性为：
  • file.name：返回打开文件的名称
  • file.mode：返回打开文件时，采用的文件打开格式
  • file.enconding：返回打开文件时，采用 的文件打开的编码格式
  • file.closed：判断文件是否已经关闭

file = open('1.txt', encoding='utf-8')
# print(file)
# 判断打开文件的名字
print(file.name)

# 输出打开文件是否关闭
print(file.closed)

# 输出打开文件的编码方式
print(file.encoding)

# 输出打开文件的格式
print(file.mode)


# 输出结果
1.txt
False
utf-8
r

注意：用open（）函数打开的文件对象，必须手动进行关闭，Python垃圾回收机制无法自动回收打开的文件所占用的资源

2. 文件的关闭

• close（）函数是专门用来关闭已经打开的文件的
• 语法格式： file.close（）。其中 file 表示已打开的文件的对象

读者可能一直存在这样的疑问，即使用 open() 函数打开的文件，在操作完成之后，一定要调用 close() 函数将其关闭吗？答案是肯定的。文件在打开并操作完成之后，就应该及时关闭，否则程序的运行可能出现问题。

1. 如果我们没有手动关闭文件的话，对文件进行删除会抛出错误

import os
file = open('1.txt', encoding='utf-8')
os.remove('1.txt')# # PermissionError: [WinError 32] 另一个程序正在使用此文件，进程无法访问。: '1.txt'
os.remove()用于删除文件

2. 如果我们手动将文件关闭，在对文件进行删除

import os
file = open('1.txt')
file.close()
os.remove('1.txt')

3. 文件的读取

1. read（）函数：逐个字节或字符读取文件中的内容
2. readline（）函数：逐行读取文件中的内容
3. readlines（）函数：一次性读取文件中多行内容

3.1 read（）函数

对于借助open（）函数，并以可读模式（r，r+，rb，rb+）打开的文件，可以调用read（）函数逐个字节（逐个字符）读取文件中的内容

如果文件是以文本模式（非二进制模式）打开的，read（）函数会逐个字符进行读取。如果文件是以二进制模式打开的，read（）函数会逐个字节进行读取

read（）函数基本语法：file.read（[size]）

• 其中：file 表示已经打开的文件对象，size 作为可选参数，用于指定一次最多读取的字符（字节）的个数，如果省略，则默认一次性地读取所有的内容

示例一：

file = open('1.txt')
f = file.read()
file.close()
print(f)

# Python
# http://www.xxx.com/

示例二：我们对size进行指定值

file = open('1.txt')
f = file.read(6)
file.close()
print(f)

# Python

# 采用二进制逐个字符的读取文件的内容
file = open('1.txt', 'rb')
f = file.read()
file.close()
print(f)

# b'Python\r\nhttp://www.xxx.com/'

3.2 readline（）函数

和 read() 函数不同，readline（）函数和readlines（）函数都以“行”作为读取单位，即每次都读取目标文件中的一行。对于读取以文本格式打开的文件，读取一行很好理解；对于读取以二进制格式打开的文件，它们会以“\n”作为读取一行的标志。

• readline（）函数用于读取文件中的行，包括 “ \n ”
• 语法：file.readline([size])
• 其中：file 作为文件对象，size 为可选参数，用于指定每一行，一次最多读取的字符（字节）数

和 read（）一样，此函数成功读取文件数据的前提是，使用open（）函数指定文件的打开模式为可读模式（r、r+、rb、rb+ 四种）

file = open('1.txt'， encoding='utf-8')
f = file.readline()
file.close()
print(f)  # Python学习

由于readline（）函数在读取文件中一行内容的时候，会读取到最后的换行符“ \n ”，再加上print（）函数输出时默认换行，所有输出的结果中会多看到一个换行

file = open('1.txt', 'rb+')
f = file.readline(6)
file.close()
print(f)  # b'Python'

3.3 readlines()函数

readlines()函数读取文件中的所有行，它与调用不指定size参数的read（）类似，只不过该函数返回字符串列表，其中每个元素为文件中的一行内容

和 readline（）函数一样，readlines（）函数在读取每一行内容时，会连同末尾的换行符一同读取

• readlines（）的基本语法：

file.readlines（）

其中，file 为打开的文件对象。和 read()、readline() 函数一样，它要求打开文件的模式必须为可读模式（包括 r、rb、r+、rb+ 4 种）。

file = open('1.txt', 'rb')
f = file.readlines()
file.close()
print(f)
# [b'Python\xe5\xad\xa6\xe4\xb9\xa0\r\n', b'http://www.xxx.com/']


file = open('1.txt', encoding='utf-8')
f = file.readlines()
file.close()
print(f)
# ['Python学习\n', 'http://www.xxx.com/']

4. 文件的写入

4.1 write（）函数

python中的文件对象中提供了write（）函数，可以向文件中写入指定内容

• 语法：file.write（string）

  • 其中：file表示文件打开对象， string 表示要写入的字符串（或字节串，仅限于写入二进制文件中）

  • 在使用write（）写入文件时，需保证open（）函数是以 r+、w、w+、a 或 a+ 的模式打开文件，否则会抛出 io.UnsupportedOperation 错误。

• 1.txt文件的内容如下：

Python学习
http://www.xxx.com/

file = open('1.txt', 'w', encoding='utf-8')
f = file.write('新写入的数据')
# 新写入的数据


file = open('1.txt', 'a', encoding='utf-8')
f = file.write('\n新写入的数据')
# Python学习
# http://www.xxx.com/
# 新写入的数据

注意：在写入文件之后，一定要使用close（）函数将打开的文件关闭，否则写入的内容不会保存到打开的文件中。因为，在我们写入文件内容的时候，操作系统不会立刻把数据写入磁盘，而是先缓存起来（存放到缓冲区），只有调用close（）函数时，操作系统才会把全部的数据写入到磁盘文件中。

4.2 writelines（）函数

writelines（）函数可以实现将字符串列表写入到文件中

注意：这里只有write（）函数和 writelines（）函数，而没有 writeline（）函数

5 with…as… : 用法

5.1 with … as … 语句的导入

• 在任何一门编程语言中，文件的输入和输出，数据库的连接断开等，都是很常见的资源管理操作。但资源是有限的，在写程序的时候必须为保证这些资源在使用后得到释放，不然很容易造成资源泄露，轻者会使系统处理缓慢，重者会使系统崩溃。
• 在进行文件操作的时候，在文件打开最后一定要关闭文件，否则很容易造成意想不到的隐患。但是，即便使用了close（）进行文件关闭操作，如果在打开文件或者打开文件的过程中抛出了异常，还是无法关闭文件。
• 在Python中，我们使用with … as … 语句操作上下文管理器，它能够帮助我们自动分配资源并且释放资源。

5.2 with … as …

• 使用 with … as … 操作已经打开的文件对象（本身就是上下文管理器），无论期间是否抛出异常，都能保证语句执行完以后，能够自动关闭已经打开的文件
• with as 语法：

• with 表达式 [as target]：
  代码块

• 我们向1.txt 中写入语句

with open('1.txt', 'a', encoding='utf-8') as f:
    f.write('这是一句新的语句')

• 运行结果为

Python学习
http://www.xxx.com/
这是一句新的语句