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文件读写

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读写文件是最常见的IO操作。Python内置了读写文件的函数,用法和C是兼容的。

读写文件前,我们先必须了解一下,在磁盘上读写文件的功能都是由操作系统提供的,现代操作系统不允许普通的程序直接操作磁盘,所以,读写文件就是请求操作系统打开一个文件对象(通常称为文件描述符),然后,通过操作系统提供的接口从这个文件对象中读取数据(读文件),或者把数据写入这个文件对象(写文件)。

读文件

要以读文件的模式打开一个文件对象,使用Python内置的open()函数,传入文件名和标示符:

>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'r')

标示符'r'表示读,这样,我们就成功地打开了一个文件。

如果文件不存在,open()函数就会抛出一个IOError的错误,并且给出错误码和详细的信息告诉你文件不存在:

>>> f=open('/Users/michael/notfound.txt', 'r')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IOError: [Errno 2] No such file or directory: '/Users/michael/notfound.txt'

如果文件打开成功,接下来,调用read()方法可以一次读取文件的全部内容,Python把内容读到内存,用一个str对象表示:

>>> f.read()
'Hello, world!'

最后一步是调用close()方法关闭文件。文件使用完毕后必须关闭,因为文件对象会占用操作系统的资源,并且操作系统同一时间能打开的文件数量也是有限的:

>>> f.close()

由于文件读写时都有可能产生IOError,一旦出错,后面的f.close()就不会调用。所以,为了保证无论是否出错都能正确地关闭文件,我们可以使用try ... finally来实现:

try:
    f = open('/path/to/file', 'r')
    print f.read()
finally:
    if f:
        f.close()

但是每次都这么写实在太繁琐,所以,Python引入了with语句来自动帮我们调用close()方法:

with open('/path/to/file', 'r') as f:
    print f.read()

这和前面的try ... finally是一样的,但是代码更佳简洁,并且不必调用f.close()方法。

调用read()会一次性读取文件的全部内容,如果文件有10G,内存就爆了,所以,要保险起见,可以反复调用read(size)方法,每次最多读取size个字节的内容。另外,调用readline()可以每次读取一行内容,调用readlines()一次读取所有内容并按行返回list。因此,要根据需要决定怎么调用。

如果文件很小,read()一次性读取最方便;如果不能确定文件大小,反复调用read(size)比较保险;如果是配置文件,调用readlines()最方便:

for line in f.readlines():
    print(line.strip()) # 把末尾的'\n'删掉

file-like Object

open()函数返回的这种有个read()方法的对象,在Python中统称为file-like Object。除了file外,还可以是内存的字节流,网络流,自定义流等等。file-like Object不要求从特定类继承,只要写个read()方法就行。

StringIO就是在内存中创建的file-like Object,常用作临时缓冲。

二进制文件

前面讲的默认都是读取文本文件,并且是ASCII编码的文本文件。要读取二进制文件,比如图片、视频等等,用'rb'模式打开文件即可:

>>> f = open('/Users/michael/test.jpg', 'rb')
>>> f.read()
'\xff\xd8\xff\xe1\x00\x18Exif\x00\x00...' # 十六进制表示的字节

字符编码

要读取非ASCII编码的文本文件,就必须以二进制模式打开,再解码。比如GBK编码的文件:

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'rb')
>>> u = f.read().decode('gbk')
>>> u
u'\u6d4b\u8bd5'
>>> print u
测试

如果每次都这么手动转换编码嫌麻烦(写程序怕麻烦是好事,不怕麻烦就会写出又长又难懂又没法维护的代码),Python还提供了一个codecs模块帮我们在读文件时自动转换编码,直接读出unicode:

import codecs
with codecs.open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', 'gbk') as f:
    f.read() # u'\u6d4b\u8bd5'

写文件

写文件和读文件是一样的,唯一区别是调用open()函数时,传入标识符'w'或者'wb'表示写文本文件或写二进制文件:

>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'w')
>>> f.write('Hello, world!')
>>> f.close()

你可以反复调用write()来写入文件,但是务必要调用f.close()来关闭文件。当我们写文件时,操作系统往往不会立刻把数据写入磁盘,而是放到内存缓存起来,空闲的时候再慢慢写入。只有调用close()方法时,操作系统才保证把没有写入的数据全部写入磁盘。忘记调用close()的后果是数据可能只写了一部分到磁盘,剩下的丢失了。所以,还是用with语句来得保险:

with open('/Users/michael/test.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world!')

要写入特定编码的文本文件,请效仿codecs的示例,写入unicode,由codecs自动转换成指定编码。

小结

在Python中,文件读写是通过open()函数打开的文件对象完成的。使用with语句操作文件IO是个好习惯。



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