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Python 提供有豐富的文件 I/O 支持，Python 提供了多種方式來讀取文件內(nèi)容，非常簡單、靈活。
使用 pathlib 和 os.path 來操作各種路徑，提供全局的 open() 函數(shù)來打開文件
在 Python 的 os 模塊下也包含了大量進(jìn)行文件 I/O 的函數(shù)，使用這些函數(shù)來讀取、寫入文件也很方便

一、Python pathlib模塊

pathlib 模塊提供了一組面向?qū)ο蟮念?，這些類可代表各種操作系統(tǒng)上的路徑，程序可通過這些類操作路徑。

pathlib

• PurePath 代表并不訪問實(shí)際文件系統(tǒng)的“純路徑”。簡單來說，PurePath 只是負(fù)責(zé)對路徑字符串執(zhí)行操作，至于該字符串是否對應(yīng)實(shí)際的路徑，它并不關(guān)心。
• Path 代表訪問實(shí)際文件系統(tǒng)的“真正路徑”。Path 對象可用于判斷對應(yīng)的文件是否存在、是否為文件、是否為目錄等。Path 同樣有兩個子類，即 PosixPath 和 WindowsPath。

PurePath 和 Path 的功能和用法
關(guān)于 PurePath 和 Path 不做過多說明，如果需要，可以查看官方文檔

PurePath 提供了不少屬性和方法，這些屬性和方法主要還是用于操作路徑字符串。

• PurePath.parts：該屬性返回路徑字符串中所包含的各部分。
• PurePath.drive：該屬性返回路徑字符串中的驅(qū)動器盤符。
• PurePath.root：該屬性返回路徑字符串中的根路徑。
• PurePath.anchor：該屬性返回路徑字符串中的盤符和根路徑。
• PurePath.parents：該屬性返回當(dāng)前路徑的全部父路徑。
• PurPath.parent：該屬性返回當(dāng)前路徑的上一級路徑，相當(dāng)于 parents[0] 的返回值。
• PurePath.name：該屬性返回當(dāng)前路徑中的文件名。
• PurePath.suffixes：該屬性返回當(dāng)前路徑中的文件所有后綴名。
• PurePath.suffix：該屬性返回當(dāng)前路徑中的文件后綴名。相當(dāng)于 suffixes 屬性返回的列表的最后一個元素。
• PurePath.stem：該屬性返回當(dāng)前路徑中的主文件名。
• PurePath.as_posix()：將當(dāng)前路徑轉(zhuǎn)換成 UNIX 風(fēng)格的路徑。
• PurePath.as_uri()：將當(dāng)前路徑轉(zhuǎn)換成 URI。只有絕對路徑才能轉(zhuǎn)換，否則將會引發(fā) ValueError。
• PurePath.is_absolute()：判斷當(dāng)前路徑是否為絕對路徑。
• PurePath.joinpath(*other)：將多個路徑連接在一起，作用類似于前面介紹的斜杠運(yùn)算符。
• PurePath.match(pattern)：判斷當(dāng)前路徑是否匹配指定通配符。
• PurePath.relative_to(*other)：獲取當(dāng)前路徑中去除基準(zhǔn)路徑之后的結(jié)果。
• PurePath.with_name(name)：將當(dāng)前路徑中的文件名替換成新文件名。如果當(dāng)前路徑中沒有文件名，則會引發(fā) ValueError。
• PurePath.with_suffix(suffix)：將當(dāng)前路徑中的文件后綴名替換成新的后綴名。如果當(dāng)前路徑中沒有后綴名，則會添加新的后綴名。

from pathlib import *

pp = PurePath('abc', 'xyz', 'wawa', 'haha')    # abc\xyz\wawa\haha
# 轉(zhuǎn)成Unix風(fēng)格的路徑
pp.as_posix()    # abc/xyz/wawa/haha

# 判斷當(dāng)前路徑是否匹配指定模式
print(PurePath('a/b.py').match('*.py')) # True
print(PurePath('/a/b/c.py').match('b/*.py')) # True
print(PurePath('/a/b/c.py').match('a/*.py')) # False

Path 還包含一個很常用的 iterdir() 方法，該方法可返回 Path 對應(yīng)目錄下的所有子目錄和文件
Path 還包含一個 glob() 方法，用于獲取 Path 對應(yīng)目錄及其子目錄下匹配指定模式的所有文件

from pathlib import *
# 獲取當(dāng)前目錄
p = Path('.')
# 遍歷當(dāng)前目錄下所有文件和子目錄
for x in p.iterdir():
    print(x)
# 獲取上一級目錄
p = Path('../')
# 獲取上級目錄及其所有子目錄下的的py文件
for x in p.glob('**/*.py'):
    print(x)
# 獲取d:/github/deeptest對應(yīng)的目錄
p = Path('d:/github/deeptest')
# 獲取上級目錄及其所有子目錄下的的py文件
for x in p.glob('**/Path_test1.py'):
    print(x)

Path 讀寫文件

p = Path('a_test.txt')
# 以utf8字符集輸出文本內(nèi)容
result = p.write_text('''有一個美麗的新世界
它在遠(yuǎn)方等我
那里有天真的孩子
還有姑娘的酒窩''',  encoding='utf8')
# 返回輸出的字符數(shù)
print(result)
# 指定以utf8字符集讀取文本內(nèi)容
content = p.read_text(encoding='utf8')
# 輸出讀取的文本內(nèi)容
print(content)
# 讀取字節(jié)內(nèi)容
bb = p.read_bytes()
print(bb)

二、os.path模塊常見函數(shù)

Python內(nèi)置的os模塊也可以直接調(diào)用操作系統(tǒng)提供的接口函數(shù)

import os

os.name    # 操作系統(tǒng)類型
os.uname()    # 詳細(xì)的系統(tǒng)信息，Windows上不可用
os.environ    # 環(huán)境變量
os.environ.get('PATH')    # 獲取某個環(huán)境變量的值
os.getcwd()    # 獲取當(dāng)前目錄
os.chdir('../deeptest')    # 改變當(dāng)前目錄
os.listdir(path)    # 返回 path 對應(yīng)目錄下的所有文件和子目錄
os.mkdir(path[, mode])    # 創(chuàng)建一個目錄，mode代表權(quán)限，比如 0o777
os.makedirs(path[, mode])    # 創(chuàng)建目錄以及子目錄
os.rmdir(path)    # 刪掉一個目錄
os.rename('test.txt', 'test.py')    # 文件重命名
os.remove('test.py')    # 刪除文件

os.path 模塊下提供了一些操作目錄的方法，這些函數(shù)可以操作系統(tǒng)的目錄本身
提供了 exists() 函數(shù)判斷該目錄是否存在
提供了 getctime() 函數(shù)來獲取該目錄的創(chuàng)建時間
提供了 getmtime() 函數(shù)來獲取該目錄的最后一次修改時間
提供了 getatime() 函數(shù)來獲取該目錄的最后一次訪問時間
提供了 getsize() 函數(shù)來獲取指定文件的大小

os.path.abspath('.')    # 查看當(dāng)前目錄的絕對路徑 '/Users/michael'
os.path.join('/Users/michael', 'testdir')    # 目錄拼接 '/Users/michael/testdir'
os.path.split('/Users/michael/testdir/file.txt')    # 目錄拆分 ('/Users/michael/testdir', 'file.txt')
os.path.splitext('/path/to/file.txt')    # 獲取后綴名 ('/path/to/file', '.txt')
os.path.commonprefix(['/usr/lib', '/usr/local/lib'])    # 獲取共同前綴 /usr/l
os.path.commonpath(['/usr/lib', '/usr/local/lib'])    # 獲取共同路徑 \usr
os.path.listdir('.')    # 獲取當(dāng)前路徑下所有文件和目錄
os.path.isfile('os.path_test.py')    # 判斷是否為文件 True
os.path.isdir('os.path_test.py')    # 判斷是否為目錄 False

要列出當(dāng)前目錄下的所有目錄，只需要一行代碼：

[x for x in os.listdir('.') if os.path.isdir(x)]
['.lein', '.local', '.m2', '.npm', '.ssh', '.Trash', '.vim', 'Applications', 'Desktop', ...]

要列出所有的.py文件，只需一行代碼：

[x for x in os.listdir('.') if os.path.isfile(x) and os.path.splitext(x)[1]=='.py']
['apis.py', 'config.py', 'models.py', 'pymonitor.py', 'test_db.py', 'urls.py', 'wsgiapp.py']

三、fnmatch模塊：用于文件名的匹配

上面介紹的可以進(jìn)行簡單的模式匹配，但 fnmatch 模塊可以支持更復(fù)雜的匹配
fnmatch 匹配支持如下通配符：

1. *：可匹配任意個任意字符。
2. ？：可匹配一個任意字符。
3. [字符序列]：可匹配中括號里字符序列中的任意字符。該字符序列也支持中畫線表示法。
4. [!字符序列]：可匹配不在中括號里字符序列中的任意字符。

在該模塊下提供了如下函數(shù)：

• fnmatch.fnmatch(filename, pattern)：判斷指定文件名是否匹配指定 pattern。

from pathlib import *
import fnmatch
# 遍歷當(dāng)前目錄下所有文件和子目錄
for file in Path('.').iterdir():
    # 訪問所有以_test.py結(jié)尾的文件
    if fnmatch.fnmatch(file, '*_test.PY'):
        print(file)

• fnmatch.fnmatchcase(filename, pattern)：該函數(shù)與上一個函數(shù)的功能大致相同，只是該函數(shù)區(qū)分大小寫。
• fnmatch.filter(names, pattern)：該函數(shù)對 names 列表進(jìn)行過濾，返回 names 列表中匹配 pattern 的文件名組成的子集合。

names = ['a.py', 'b.py', 'c.py', 'd.py']
# 對names列表進(jìn)行過濾
sub = fnmatch.filter(names, '[ac].py')
print(sub) # ['a.py', 'c.py']

• fnmatch.translate(pattern)：該函數(shù)用于將一個 UNIX shell 風(fēng)格的 pattern 轉(zhuǎn)換為正則表達(dá)式 pattern。如下代碼示范了該函數(shù)的功能：

print(fnmatch.translate('?.py')) # (?s:.\.py)\Z
print(fnmatch.translate('[ac].py')) # (?s:[ac]\.py)\Z
print(fnmatch.translate('[a-c].py')) # (?s:[a-c]\.py)\Z

四、open函數(shù)詳解

Python 提供了一個內(nèi)置的 open() 函數(shù)，傳入文件名和標(biāo)示符，用于打開指定文件。

f = open('/Users/michael/test.txt', 'r', True, encoding='utf8', errors='ignore')

• open()函數(shù)還可以傳入encoding參數(shù)，設(shè)定編碼
• 遇到有些編碼不規(guī)范的文件，你可能會遇到UnicodeDecodeError，open()函數(shù)還接收一個errors參數(shù)，表示如果遇到編碼錯誤后如何處理，f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='utf8', errors='ignore')
• 使用 open() 函數(shù)時，其第三個參數(shù)表示是否使用緩沖，如果是 0（或 False），那么該函數(shù)打開的文件就是不帶緩沖的；如果其第三個參數(shù)是 1（或 True），則該函數(shù)打開的文件就是帶緩沖的，此時程序執(zhí)行 I/O 將具有更好的性能，也可以使用 buffering=True

如果文件不存在，open()函數(shù)就會拋出一個IOError的錯誤，并且給出錯誤碼和詳細(xì)的信息告訴你文件不存在
如果文件打開成功，接下來，調(diào)用read()方法可以一次讀取文件的全部內(nèi)容

f.read()

• 調(diào)用read()會一次性讀取文件的全部內(nèi)容
• 調(diào)用read(size)方法，每次最多讀取size個字節(jié)的內(nèi)容
• 調(diào)用readline()可以每次讀取一行內(nèi)容
• 調(diào)用readlines()一次讀取所有內(nèi)容并按行返回list

最后一步是調(diào)用close()方法關(guān)閉文件，文件使用完畢后必須關(guān)閉

f.close()

由于文件讀寫時都有可能產(chǎn)生IOError，一旦出錯，后面的f.close()就不會調(diào)用。為了保證能正確地關(guān)閉文件，我們可以使用try ... finally來實(shí)現(xiàn)：

try:
    f = open('/path/to/file', 'r', encoding='utf8')
    print(f.read())
finally:
    if f:
        f.close()

但是每次都這么寫實(shí)在太繁瑣，所以，Python引入了with語句來自動幫我們調(diào)用close()方法：

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

文件打開模式

文件打開模式

下面程序使用二進(jìn)制模式來讀取文本文件：

# 指定使用二進(jìn)制方式讀取文件內(nèi)容
f = open("read_test3.py", 'rb', True)
# 直接讀取全部文件，并調(diào)用bytes的decode將字節(jié)內(nèi)容恢復(fù)成字符串
print(f.read().decode('utf-8'))
f.close()

在調(diào)用 open() 函數(shù)時，傳入了 rb 模式，這表明采用二進(jìn)制模式讀取文件。此時文件對象的 read() 方法返回的是 bytes 對象，程序可調(diào)用 bytes 對象的 decode() 方法將它恢復(fù)成字符串。