Python文件操作

文章目录

• 一丶冯诺依曼体系架构
  * 二丶文件常用IO操作

• 1.open打开文件
  * 2.文件指针
  * 3.read、readline、readlines
  * 4.write、writelines
  * 5.close

  
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  1  * 三丶StringIO和BytesIO
  
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• 1.StringIO
  * 2.BytesIO
  * 3.file-like对象

任何程序都需要处理输入和输出,一般说IO操作指的是文件IO,如果指的是网络IO,直接描述成网络IO

一丶冯诺依曼体系架构

• cpu有运算器和控制器组成

• 运算器,完成各中算数运算、逻辑运算、数据传输等数据加工处理

  • 控制器，控制计算机各部件协调运行
  • 存储器，用于记忆程序和数据，例如内存
  • 输入设备，将数据或者程序输入到计算机中，例如键盘、鼠标
  • 输出设备，将数据或者程序的处理结果展示给用户，例如显示器、打印机等

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,所以读写文件就是操作系统打开一个文件对象(通常称为文件描述符),让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。

二丶文件常用IO操作

read
读取
write
写入
close
关闭
readline
行读取
readlines
多行读取
seek
文件指针操作
tell
指针位置

1.open打开文件

open(file, mode=‘r’, buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)
打开文件,返回一个文件对象(流对象)和文件描述符,如果改文件不能打开,则出发OSError。

基本使用：

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1f = open("test1.txt") # file对象

2# windows <_io.TextIOWrapper name='test' mode='r' encoding='cp936'>

3# linux <_io.TextIOWrapper name='test' mode='r' encoding='UTF-8'>

4print(f.read()) # 读取文件

5f.close() # 关闭文件

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文件操作中，最常用的操作是读和写。
文件访问的模式有两种：二进制模式和文本模式。

open的参数比较多，下面逐个分析：

file
file 是一个 path-like object，表示将要打开的文件的路径（绝对路径或者当前工作目录的相对路径），也可以是要被封装的整数类型文件描述符。（如果是文件描述符，它会随着返回的 I/O 对象关闭而关闭，除非 closefd 被设为 False ）

mode
mode是一个可选字符串，用于指定打开文件的模式，默认值是’ r ',表示他以文本模式打开并读取

r
以只读模式打开文件,不可写，文件的指针放在文件的开头
w
以只写模式打开文件,不可读,如果改文件已存在则打开文件,原有的内容会被删除,从头开始编辑。如果改文件不存在则创建新文件
x
创建并写入一个新文件，不可读。如果文件已存在，则报FileExistsError
a
以追加写入模式打开文件，不可读，如果文件已存在则打开文件，指针放在文件的结尾EOF处，新的内容将被写到已有内容之后，，如果改文件不存在，则创建新文件写入

b
二进制模式，字节流，将文件就按照字节理解，二进制模式操作室，字节操作使用bytes字节串、bytearray对象等
t
文本模式,将文件的字节按照某种字符编码理解,按照字符操作。 这是默认模式
+
读写打开一个文件,给原来只读、只写模式打开提供缺失的读或者写能力,但是获取文件对象依旧按照r、w、a、x自己的特征,不能单独使用。仔细体会

注意+模式:
"a+"模式,即使seek(0),写入内容依然是在尾部追加,小心。其余模式使用带有+的增强模式时，如果想移动完指针再进行写操作,最好先测试是以怎样的覆盖进行写操作

buffering
buffering是用一个可选的整数,用于设置缓冲策略

• -1 表示使用缺省大小的buffering

如果是二进制模式,使缺省值,默认是4096或者8192也就是4kib或者8kib,
如果是文本模式,如果是终端设备,默认使用行缓冲
如果不是,使用二进制模式的策略
使用io.DEFAULT_BUFFER_SIZE查看缺省值大小

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1In [1]: import io

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3In [2]: io.DEFAULT_BUFFER_SIZE

4Out[2]: 8192

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• 0 表示只有在二进制模式下还使用,表示关闭buffering,文本模式不支持会报错
• 1 只有在文本模式下使用,表示行缓存模式,意思就是见到换行符就flush,上限是缓冲区大小就flush(),如果下一次数据中间出现一个换行符,无视换行符位置,直接全部写入

需要小心的是:二进制模式下的1还是默认的达到缓冲区阈值才会写入

• 大于1的情况,也适用于二进制模式;文本模式没用还是会采用默认缓冲区的大小

缓冲区一个内存空间,一般来说是一个FIFO队列,到缓冲区满了或者达到阈值,数据才会flush到磁盘

文本模式一般默认缓冲区大小
二进制模式时一个个字节的操作.可以指定buffer的大小
一般来说默认缓冲区大小是个比较好的选择,除非明确知道,否则不用调整它
一般编程中,明确知道需要写磁盘了,都会手动调用一次flush操作,而不是自动等它flush()

encoding
是用于解码或者编码文件的编码的名称,仅文本模式使用
None表示使用缺省编码,依赖操作系统
Windows下缺省GBK(0xBOA1),Linux下默认UTF-8

errors
是一个可选的字符串参数,用于指定如何处理编码和解码,仅适用于文本模式,用的不多

• ‘ignore’ 忽略错误。请注意，忽略编码错误可能会导致数据丢失。
• ‘replace’ 会将替换标记（例如 ‘?’ ）插入有错误数据的地方。
• ‘surrogateescape’ 将表示任何不正确的字节作为Unicode专用区中的代码点，范围从U+DC80到U+DCFF。当在写入数据时使用 surrogateescape 错误处理程序时，这些私有代码点将被转回到相同的字节中。这对于处理未知编码的文件很有用。

更多请参考官方文档,后面爬虫的时候这个参数用的多点…

newline
让我疑惑半天的参数,这里我要详细的说下，如果还是不懂结合notepad++仔细理解

不同操作系统系统换行符不统一,linux:\n, windows:’\r\n’, mac: '\r’
文本模式中: newline的值可以为None、’’ 空串、’\r’、’\n’、’\r\n’

• 写的时候,None表示"\n"都会被替换成系统却省行分隔符os.linesp(也就是系统换行符):

newline = “\n"或者”"，表示"\n"不替换
其他合法字符"\n"会替换成指定的字符

• 读的时候,None表示"\n","\r","\r\n"都被转换成"\n",并以它为分隔符

newline="" 表示不会自动转换通用换行符,该是啥还是啥,显示多少行,就分多少行
其他合法字符表示换行符就是指定字符,就会按照指定字符分行

二进制模式下写入没问题,二进制读写没有newline参数,读的时候默认以\n作为换行符

closefd
关闭文件描述符，True表示关闭它。False会在文件关闭后保持这个描述符。

fileobj.fileno()查看

2.文件指针

文件指针指向当前字节位置

seek(offset[, whence])

• offset为+表示向右偏移,为-则相反,为0则表示偏移量为0
• whence为0,表示指针移动到头部,whence为1,表示指针移动到当前位置,whence为2,表示指针移动到末尾EOF处

①文本模式下:
文本模式支持从开头像后偏移的方式
whence为1或者2的时候,不支持偏移,向右偏移可以"越界"
②二进制模式下
可以任意位置偏移,但是不可以像做偏移越界,向右没事

查看指针位置

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1f = open("test3.txt","r+") 

2f.tell()

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3.read、readline、readlines

• read(size=-1)

这将读取一定数目的数据,然后作为字符串或者字节对象返回。
size是一个可选的数字类型的参数，默认为-1表示全部读取。

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1f = open("test3.txt","w+") 

2f.write('aaaa\rbbbb\rcccc\r\ndddd')

3f.seek(0)

4f.read()

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6'aaaa\nbbbb\ncccc\n\ndddd' # 结果你可能不理解,这就是newline的作用

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8f.close()

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• readline(size=-1)

表示一行行读取文件内容,换行符为’\n’
size设置一次能读取几个字符或字节

• readines(hint=-1)

返回文件中包含的所有航的列表
hint返回指定的行数

另一种更好的方式是迭代一个文件对象然后读取每行

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1f = open("test3.txt","r") 

2for line in f:

3    print(line,end="")

4    

5aaaa

6bbbb

7cccc

8dddd

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10f.close()

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调用read()会一次性读取文件的全部内容,如果文件有10G,内存就报了,所以,要保险起见,可以反复调用read(size)方法,每次最多读取size的字节的内容。另外调用readline每次读取一行内容，readlines一次性读取所有内容并返回list，要根据需求决定怎么调用。

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

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1for line in f.readlines():

2    print(line.strip()) # 把末尾的'\n'删掉

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4.write、writelines

• f.write(string)将string写入文件中,饭后返回写入字符的数

• f.writelines(lines)将字符串列表写入文件

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1f = open('test', 'w+')

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3lines = ['abc', '123\n', 'magedu'] # 提供换行符

4f.writelines(lines)

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6f.seek(0)

7print(f.read())

8f.close()

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5.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

由于文件读写时都可能产生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的关闭文件， 我们可以使用try…finally来实现:

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1try:

2    f = open('somefile', 'r')

3    print(f.read())

4finally:

5    if f:

6        f.close()

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但是每次都这么写是在太繁琐,所以python’引入了with语句来帮我们调用close()方法:

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1with open('somefile', 'r') as f:

2    print(f.read())

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三丶StringIO和BytesIO

1.StringIO

很多时候,数据读写不一定是文件,也可以在内存中读写。
StringIO顾名思义就是在内存中开辟的一个文本模式的buffer，可以向文件对象一样操作它。
当close方法被调用的时候，这个buffer会被释放。

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1In [1]: from io import StringIO

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3In [2]: f = StringIO() # 可以向文件一样操作

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5In [4]: f.readable(), f.writable(), f.seekable()

6Out[4]: (True, True, True)

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8In [5]: f.write("hello StringIO")

9Out[5]: 14

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11In [6]: f.seek(0)

12Out[6]: 0

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14In [7]: f.read()

15Out[7]: 'hello StringIO'

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17In [8]: f.getvalue()  # 无视指针

18Out[8]: 'hello StringIO'

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20In [9]: f.close()

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getvalue()方法用于获取写入的string,无视指针

2.BytesIO

StringIO的操作只能是str,如果要操作二进制数据,就需要使用BytesIO。
内存中开辟的一个二进制模式的buffer,可以向文件对象一样操作它。
当close方法被调用的时候买这个buffer也会被释放。

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1In [9]: from io import BytesIO

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3In [10]: f = BytesIO()

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5In [11]: f.readable(),f.writable(), f.seekable()

6Out[11]: (True, True, True)

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8In [12]: f.write("python之禅".encode()) # 写入的不是str,而是经过utf-8编码的bytes  

9Out[12]: 12

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11In [13]: f.getvalue()  # 无视指针位置

12Out[13]: b'python\xe4\xb9\x8b\xe7\xa6\x85'

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14In [14]: f.close()

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优点:
一般来说,磁盘的操作比内存的操作要慢的多,内存足够的情况下,一般的优化思路是少落地,减少磁盘IO的过程,可以大大提高程序的运行效率。

StringIO和BytesIO和读写文件具有一致的接口。

应用场景:有时需要对获取到的数据进行操作,但是可能并不像把数据写到本地硬盘上,这时候可能用到StringIO(obj)

3.file-like对象

• 类文件对象,可以向文件对象一样操作

• socket对象,输入、输出对象(stdin、stdout)都是类文件对象

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1In [15]: from sys import stdout

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3In [16]: from sys import stderr

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5In [17]: f = stdout

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7In [18]: print(type(f))

8<class 'ipykernel.iostream.OutStream'>

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10In [19]: f.write("file-like")

11file-like

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