一 引入

應用程序運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)最先都是存放于內(nèi)存中的，若想永久保存下來，必須要保存于硬盤中。應用程序若想操作硬件必須通過操作系統(tǒng)，而文件就是操作系統(tǒng)提供給應用程序來操作硬盤的虛擬概念，用戶或應用程序?qū)ξ募牟僮?，就是向操作系統(tǒng)發(fā)起調(diào)用，然后由操作系統(tǒng)完成對硬盤的具體操作。

二 文件操作的基本流程

2.1 基本流程

有了文件的概念，我們無需再去考慮操作硬盤的細節(jié)，只需要關注操作文件的流程：

# 1. 打開文件，由應用程序向操作系統(tǒng)發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用open(...)，操作系統(tǒng)打開該文件，對應一塊硬盤空間，并返回一個文件對象賦值給一個變量ff=open('a.txt','r',encoding='utf-8')#默認打開模式就為r

# 2. 調(diào)用文件對象下的讀/寫方法，會被操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為讀/寫硬盤的操作data=f.read()

# 3. 向操作系統(tǒng)發(fā)起關閉文件的請求，回收系統(tǒng)資源f.close()

2.2 資源回收與with上下文管理

打開一個文件包含兩部分資源：應用程序的變量f和操作系統(tǒng)打開的文件。在操作完畢一個文件時，必須把與該文件的這兩部分資源全部回收，回收方法為：

1、f.close()#回收操作系統(tǒng)打開的文件資源

2、delf#回收應用程序級的變量

其中del f一定要發(fā)生在f.close()之后，否則就會導致操作系統(tǒng)打開的文件無法關閉，白白占用資源， 而python自動的垃圾回收機制決定了我們無需考慮del f，這就要求我們，在操作完畢文件后，一定要記住f.close()，雖然我們?nèi)绱藦娬{(diào)，但是大多數(shù)讀者還是會不由自主地忘記f.close()，考慮到這一點，python提供了with關鍵字來幫我們管理上下文

# 1、在執(zhí)行完子代碼塊后，with 會自動執(zhí)行f.close() with open('a.txt','w') as f:

pass

# 2、可用用with同時打開多個文件，用逗號分隔開即可

with open('a.txt','r') as read_f,open('b.txt','w') as write_f:

data=read_f.read()

write_f.write(data)

2.3 指定操作文本文件的字符編碼

f=open(...)是由操作系統(tǒng)打開文件，如果打開的是文本文件，會涉及到字符編碼問題，如果沒有為open指定編碼，那么打開文本文件的默認編碼很明顯是操作系統(tǒng)說了算了，操作系統(tǒng)會用自己的默認編碼去打開文件，在windows下是gbk，在linux下是utf-8。

三 文件的操作模式

3.1 控制文件讀寫操作的模式

r(默認的)：只讀

w：只寫

a：只追加寫

3.1.1 案例一：r 模式的使用

# r只讀模式: 在文件不存在時則報錯,文件存在文件內(nèi)指針直接跳到文件開頭

with open('a.txt',mode='r',encoding='utf-8') as f:

? ??res=f.read()# 會將文件的內(nèi)容由硬盤全部讀入內(nèi)存，賦值給res

3.1.2 案例二：w 模式的使用

# w只寫模式: 在文件不存在時會創(chuàng)建空文檔,文件存在會清空文件,文件指針跑到文件開頭

with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f:

? ? f.write('你好\n')

? ? f.write('我好\n')

? ? f.write('大家好\n')

? ? f.write('111\n222\n333\n')

#強調(diào)：

# 1 在文件不關閉的情況下,連續(xù)的寫入，后寫的內(nèi)容一定跟在前寫內(nèi)容的后面

# 2 如果重新以w模式打開文件，則會清空文件內(nèi)容

3.1.3 案例三：a 模式的使用

# a只追加寫模式: 在文件不存在時會創(chuàng)建空文檔,文件存在會將文件指針直接移動到文件末尾

with open('c.txt',mode='a',encoding='utf-8') as f:

? ? f.write('44444\n')

? ? f.write('55555\n')

#強調(diào) w 模式與 a 模式的異同：

# 1 相同點：在打開的文件不關閉的情況下，連續(xù)的寫入，新寫的內(nèi)容總會跟在前寫的內(nèi)容之后

# 2 不同點：以 a 模式重新打開文件，不會清空原文件內(nèi)容，會將文件指針直接移動到文件末尾，新寫的內(nèi)容永遠寫在最后

3.1.4 案例四：+ 模式的使用

# r+ w+ a+ :可讀可寫

#在平時工作中，我們只單純使用r/w/a，要么只讀，要么只寫，一般不用可讀可寫的模式

3.2 控制文件讀寫內(nèi)容的模式

大前提: tb模式均不能單獨使用,必須與r/w/a之一結合使用

t（默認的）：文本模式

? ? 1. 讀寫文件都是以字符串為單位的

? ? 2. 只能針對文本文件

? ? 3. 必須指定encoding參數(shù)

b：二進制模式:

? 1.讀寫文件都是以bytes/二進制為單位的

? 2. 可以針對所有文件

? 3. 一定不能指定encoding參數(shù)

3.2.1 案例一：t 模式的使用

# t 模式：如果我們指定的文件打開模式為r/w/a，其實默認就是rt/wt/at

with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:

? ? res=f.read()

? ? print(type(res)) # 輸出結果為：<class 'str'>

with open('a.txt',mode='wt',encoding='utf-8') as f:

? ? s='abc'

? ? f.write(s) # 寫入的也必須是字符串類型

#強調(diào)：t 模式只能用于操作文本文件,無論讀寫，都應該以字符串為單位，而存取硬盤本質(zhì)都是二進制的形式，當指定 t 模式時，內(nèi)部幫我們做了編碼與解碼

3.2.2 案例二： b 模式的使用

# b: 讀寫都是以二進制位單位

with open('1.mp4',mode='rb') as f:

? ? data=f.read()

? ? print(type(data)) # 輸出結果為：<class 'bytes'>

with open('a.txt',mode='wb') as f:

? ? msg="你好"

? ? res=msg.encode('utf-8') # res為bytes類型

? ? f.write(res) # 在b模式下寫入文件的只能是bytes類型

#強調(diào)：b模式對比t模式

1、在操作純文本文件方面t模式幫我們省去了編碼與解碼的環(huán)節(jié)，b模式則需要手動編碼與解碼，所以此時t模式更為方便

2、針對非文本文件（如圖片、視頻、音頻等）只能使用b模式

# 小練習： 編寫拷貝工具

src_file=input('源文件路徑: ').strip()

dst_file=input('目標文件路徑: ').strip()

with open(r'%s' %src_file,mode='rb') as read_f,open(r'%s' %dst_file,mode='wb') as write_f:

? ? for line in read_f:

? ? ? ? # print(line)

? ? ? ? write_f.write(line)

四 操作文件的方法

4.1 重點

# 讀操作

f.read()? # 讀取所有內(nèi)容,執(zhí)行完該操作后，文件指針會移動到文件末尾

f.readline()? # 讀取一行內(nèi)容,光標移動到第二行首部

f.readlines()? # 讀取每一行內(nèi)容,存放于列表中

# 強調(diào)：

# f.read()與f.readlines()都是將內(nèi)容一次性讀入內(nèi)容，如果內(nèi)容過大會導致內(nèi)存溢出，若還想將內(nèi)容全讀入內(nèi)存，則必須分多次讀入，有兩種實現(xiàn)方式：

# 方式一

with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:

? ? for line in f:

? ? ? ? print(line) # 同一時刻只讀入一行內(nèi)容到內(nèi)存中

# 方式二

with open('1.mp4',mode='rb') as f:

? ? while True:

? ? ? ? data=f.read(1024) # 同一時刻只讀入1024個Bytes到內(nèi)存中

? ? ? ? if len(data) == 0:

? ? ? ? ? ? break

? ? ? ? print(data)

# 寫操作

f.write('1111\n222\n')? # 針對文本模式的寫,需要自己寫換行符

f.write('1111\n222\n'.encode('utf-8'))? # 針對b模式的寫,需要自己寫換行符

f.writelines(['333\n','444\n'])? # 文件模式

f.writelines([bytes('333\n',encoding='utf-8'),'444\n'.encode('utf-8')]) #b模式

4.2 補充

f.readable() # 文件是否可讀

f.writable()? # 文件是否可讀

f.closed? # 文件是否關閉

f.encoding? # 如果文件打開模式為b,則沒有該屬性

f.flush()? # 立刻將文件內(nèi)容從內(nèi)存刷到硬盤

f.name

五 主動控制文件內(nèi)指針移動

#大前提:文件內(nèi)指針的移動都是Bytes為單位的,唯一例外的是t模式下的read(n),n以字符為單位

with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:

? ? data=f.read(3) # 讀取3個字符

with open('a.txt',mode='rb') as f:

? ? data=f.read(3) # 讀取3個Bytes

# 之前文件內(nèi)指針的移動都是由讀/寫操作而被動觸發(fā)的，若想讀取文件某一特定位置的數(shù)據(jù)，則則需要用f.seek方法主動控制文件內(nèi)指針的移動，詳細用法如下：

# f.seek(指針移動的字節(jié)數(shù),模式控制):

# 模式控制:

# 0: 默認的模式,該模式代表指針移動的字節(jié)數(shù)是以文件開頭為參照的

# 1: 該模式代表指針移動的字節(jié)數(shù)是以當前所在的位置為參照的

# 2: 該模式代表指針移動的字節(jié)數(shù)是以文件末尾的位置為參照的

# 強調(diào):其中0模式可以在t或者b模式使用,而1跟2模式只能在b模式下用

5.1 案例一： 0模式詳解

# a.txt用utf-8編碼，內(nèi)容如下（abc各占1個字節(jié)，中文“你好”各占3個字節(jié)）

abc你好

# 0模式的使用

with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:

? ? f.seek(3,0)? ? # 參照文件開頭移動了3個字節(jié)

? ? print(f.tell()) # 查看當前文件指針距離文件開頭的位置，輸出結果為3

? ? print(f.read()) # 從第3個字節(jié)的位置讀到文件末尾，輸出結果為：你好

? ? # 注意：由于在t模式下，會將讀取的內(nèi)容自動解碼，所以必須保證讀取的內(nèi)容是一個完整中文數(shù)據(jù)，否則解碼失敗

with open('a.txt',mode='rb') as f:

? ? f.seek(6,0)

? ? print(f.read().decode('utf-8')) #輸出結果為: 好

5.2 案例二： 1模式詳解

# 1模式的使用

with open('a.txt',mode='rb') as f:

? ? f.seek(3,1) # 從當前位置往后移動3個字節(jié)，而此時的當前位置就是文件開頭

? ? print(f.tell()) # 輸出結果為：3

? ? f.seek(4,1)? ? # 從當前位置往后移動4個字節(jié)，而此時的當前位置為3

? ? print(f.tell()) # 輸出結果為：7

5.3 案例三： 2模式詳解

# a.txt用utf-8編碼，內(nèi)容如下（abc各占1個字節(jié)，中文“你好”各占3個字節(jié)）

abc你好

# 2模式的使用

with open('a.txt',mode='rb') as f:

? ? f.seek(0,2)? ? # 參照文件末尾移動0個字節(jié)， 即直接跳到文件末尾

? ? print(f.tell()) # 輸出結果為：9

? ? f.seek(-3,2)? ? # 參照文件末尾往前移動了3個字節(jié)

? ? print(f.read().decode('utf-8')) # 輸出結果為：好

# 小練習：實現(xiàn)動態(tài)查看最新一條日志的效果

import time

with open('access.log',mode='rb') as f:

? ? f.seek(0,2)

? ? while True:

? ? ? ? line=f.readline()

? ? ? ? if len(line) == 0:

? ? ? ? ? ? # 沒有內(nèi)容

? ? ? ? ? ? time.sleep(0.5)

? ? ? ? else:

? ? ? ? ? ? print(line.decode('utf-8'),end='')

六 文件的修改

# 文件a.txt內(nèi)容如下

張一蛋? ? 山東? ? 179? ? 49? ? 12344234523

李二蛋? ? 河北? ? 163? ? 57? ? 13913453521

王全蛋? ? 山西? ? 153? ? 62? ? 18651433422

# 執(zhí)行操作

with open('a.txt',mode='r+t',encoding='utf-8') as f:

? ? f.seek(9)

? ? f.write('<婦女主任>')

# 文件修改后的內(nèi)容如下

張一蛋<婦女主任> 179? ? 49? ? 12344234523

李二蛋? ? 河北? ? 163? ? 57? ? 13913453521

王全蛋? ? 山西? ? 153? ? 62? ? 18651433422

# 強調(diào)：

# 1、硬盤空間是無法修改的,硬盤中數(shù)據(jù)的更新都是用新內(nèi)容覆蓋舊內(nèi)容

# 2、內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是可以修改的

文件對應的是硬盤空間,硬盤不能修改對應著文件本質(zhì)也不能修改, 那我們看到文件的內(nèi)容可以修改,是如何實現(xiàn)的呢? 大致的思路是將硬盤中文件內(nèi)容讀入內(nèi)存,然后在內(nèi)存中修改完畢后再覆蓋回硬盤 具體的實現(xiàn)方式分為兩種:

6.1 文件修改方式一

# 實現(xiàn)思路：以讀的方式打開原文件,以寫的方式打開一個臨時文件,一行行讀取原文件內(nèi)容,修改完后寫入臨時文件...,刪掉原文件,將臨時文件重命名原文件名

# 優(yōu)點: 不會占用過多的內(nèi)存

# 缺點: 在文件修改過程中同一份數(shù)據(jù)存了兩份

import os

with open('db.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as read_f,\

? ? ? ? open('.db.txt.swap',mode='wt',encoding='utf-8') as wrife_f:

? ? for line in read_f:

? ? ? ? wrife_f.write(line.replace('SB','kevin'))

os.remove('db.txt')

os.rename('.db.txt.swap','db.txt')

6.2 文件修改方式二

# 實現(xiàn)思路：將文件內(nèi)容發(fā)一次性全部讀入內(nèi)存,然后在內(nèi)存中修改完畢后再覆蓋寫回原文件

# 優(yōu)點: 在文件修改過程中同一份數(shù)據(jù)只有一份

# 缺點: 會過多地占用內(nèi)存

with open('db.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:

? ? data=f.read()

with open('db.txt',mode='wt',encoding='utf-8') as f:

? ? f.write(data.replace('kevin','SB'))