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Python 简明教程 --- 24,Python 文件读写

时间:2020-07-20 15:35:59      阅读:76      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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过去的代码都是未经测试的代码。

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无论是哪种编程语言,IO 操作都是非常重要的部分。IInput(输入),OOutput(输出)。

IO 操作一般分为以下两种:

  • 磁盘IO: 即在磁盘上读写文件。读文件是指将文件内容从磁盘读入内存,写文件是指将内存中的内容写到磁盘。
  • 网络IO: 即文件在网络上传输。网络传输一般会有两种角色,分别是服务端(如HTTP Server)和客户端(如浏览器)。

本节我们主要介绍磁盘IO,即文件读写

1,open 函数介绍

要想读写文件,首先要打开一个文件。

Python 中的内建函数open 用来打开一个文件,我们可以使用help(open),来查看open 函数的原型,如下:

open(file, mode=‘r‘, 
    buffering=-1, encoding=None,
    errors=None, newline=None, 
    closefd=True, opener=None)

该函数成功调用时会返回一个流stream,用于读写文件等操作;发生错误时会抛出IOError 异常。

被打开的文件占用了系统资源,使用完后要记得close,否则会浪费系统资源。

不管以读模式打开文件,还是以写模式打开文件,成功打开一个文件后,这个可操作文件的的内部都有一个隐含的指针,一般这个指针会指向文件开头或者文件末尾的位置,表示从文件的哪个位置读写文件。

可以看到,该函数支持8 个参数,但最重要的是前两个参数:

  • file:是指要打开的文件的路径
  • mode:是指以什么模式打开文件,要用引号引住

mode 参数支持的模式(默认为读文本模式,即rt)如下:

  • r:以读模式打开文件(默认方式),指针在文件开头
  • w:以写模式打开文件,如果件已存在,则内容会被清空(指针在文件开头);如果文件不存在,则会创建新文件
  • x:创建一个新文件,并以写模式打开,指针在文件开头,如果文件已存在,则抛出FileExistsError异常
  • a:以写模式打开文件,如果文件已有内容,在写入内容时,会追加到文件末尾(指针在文件末尾)
  • b:以二进制模式打开文件,一般用于读写二进制文件,如图片,视频等
  • t:以文本模式打开文件(默认方式),一般用于读写文本文件
  • +:以读写模式打开文件,指针在文件开头

这些模式还可以组合使用,常见的组合如下:

  • rb:以二进制模式打开一个文件,用于只读
  • r+:打开一个文件,用于读写
  • rb+:以二进制模式打开一个文件,用于读写
  • wb:以二进制模式打开一个文件,用于
  • w+:打开一个文件,用于读写
  • wb+: 以二进制模式打开一个文件,用于读写
  • ab: 以二进制模式打开一个文件,用于追加
  • a+:打开一个文件用于读写,指针在文件末尾
  • ab+:以二进制模式打开一个文件,用于读写,指针在文件末尾

2,open 函数示例

如下代码,成功打开文件./1.txt

f = open(‘./1.txt‘)

通过type(f)查看open 函数的返回值的类型:

>>> type(file)
<class ‘_io.TextIOWrapper‘>

可看到,其返回值类型为_io.TextIOWrapper

我们用dir(f) 来查看对象 f 支持的属性和方法:

>>> dir(file)
[‘_CHUNK_SIZE‘, ‘__class__‘, ‘__del__‘, ‘__delattr__‘, ‘__dict__‘, 
‘__dir__‘, ‘__doc__‘, ‘__enter__‘, ‘__eq__‘, ‘__exit__‘, ‘__format__‘, 
‘__ge__‘, ‘__getattribute__‘, ‘__getstate__‘, ‘__gt__‘, ‘__hash__‘, 
‘__init__‘, ‘__init_subclass__‘, ‘__iter__‘, ‘__le__‘, ‘__lt__‘, 
‘__ne__‘, ‘__new__‘, ‘__next__‘, ‘__reduce__‘, ‘__reduce_ex__‘, 
‘__repr__‘, ‘__setattr__‘, ‘__sizeof__‘, ‘__str__‘, ‘__subclasshook__‘, 
‘_checkClosed‘, ‘_checkReadable‘, ‘_checkSeekable‘, ‘_checkWritable‘, 
‘_finalizing‘, 
‘buffer‘, ‘close‘, ‘closed‘, ‘detach‘, ‘encoding‘, ‘errors‘, ‘fileno‘, 
‘flush‘, ‘isatty‘, ‘line_buffering‘, ‘mode‘, ‘name‘, ‘newlines‘, ‘read‘, 
‘readable‘, ‘readline‘, ‘readlines‘, ‘seek‘, ‘seekable‘, ‘tell‘, 
‘truncate‘, ‘writable‘, ‘write‘, ‘writelines‘]

可以通过help(f.方法名) 来查看每个方法的帮助手册,也可以使用help(f) 来查看该对象的所有属性和方法,及其简介。

我们来看一下常用方法的作用:

  • mode:打开文件时的模式
  • name:被打开的文件名
  • close:关闭文件流,并刷新缓冲区中的内容,之后不能再操作文件
  • closed:文件流是否已关闭
  • flush:刷新写缓冲区,只写流非阻塞流不适用
  • read:读入文件内容
  • readable:是否可读
  • readline:读入一行内容
  • readlines:读入文件所有的行,直至文件末尾
  • seek:移动文件指针的位置
  • seekable:文件指针是否可被移动
  • tell:返回文件指针当前位置
  • truncate:截断文件内容
  • writable:是否可写
  • write:向文件中写入内容
  • writelines:向文件中写入多行

3,关闭系统资源

正确的调用close() 函数是关键的。

在成功打开一个文件后,对该文件进行操作(读写)时,有可能发生异常。

比如我们打开的文件只能用来,如果用来,则会发生异常:

>>> f = open(‘1.txt‘, ‘w‘)  # 用只读模式打开文件
>>> f.readable()            # 查看文件是否可读
False                       # 返回 False,表示不可读
>>> f.read()                # 读文件,发生异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
io.UnsupportedOperation: not readable

如果,我们将这段代码写在文件中:

#! /usr/bin/env python3

f = open(‘1.txt‘, ‘w‘)
f.read()
f.close()

python3 来执行,结果如下:

$ python3 Test.py 
Traceback (most recent call last):
  File "Test.py", line 4, in <module>
    f.read()
io.UnsupportedOperation: not readable

可以看到,在执行到f.read() 这句代码的时候,程序异常退出,那么后边的f.close() 就没有执行到,这就导致程序执行不够完整,系统资源没有关闭。

这时,我们可以用try...finally来处理,如下:

#! /usr/bin/env python3

f = open(‘1.txt‘, ‘w‘)

try:
    f.read()

except Exception as e:
    print(‘read file err:%s‘ % e)

finally:
    f.close()
    print(‘file closed‘)

上面代码的执行结果如下:

$ python3 Test.py 
read file err:not readable
file closed

我们将f.close() 这句代码放在了finally 代码块中,这样,不管遇到什么情况,f.close() 这句话总会被执行,就不会导致系统资源泄漏的问题。

4,with 语句使用

为了确保系统资源能够关闭,Python 中提供了with 语句,能够让我们更加安全方面的使用open 函数,而不用关心资源关闭的问题。

with 语句也叫上下文管理器,有了with 语句,我们可以这样使用open 函数:

with open(‘./1.txt‘) as f:
    print(f.read())

这样的代码,不管在with 语句块内出现怎样的异常,close 函数都会被调用,而我们也不需要自己调用。

使用with 语句,就不再需要使用try...finally 语句,也使得代码更加简洁。

需要特别注意的是,这里的f只能在with 语句块中使用,一旦离开with 语句块,f 就被关闭了。如果在with 语句块之外使用f 进行读写等操作,将出现异常。

如下代码中,f.closed 将返回True

with open(‘./1.txt‘) as f:
    pass
f.closed  # True

5,with 语句原理

为什么open 函数能够使用with 语句?

实际上open 函数能够使用with 语句的原因取决于open 的返回值的类型。我们知道,open 的返回值的类型为_io.TextIOWrapper,而这个类中有两个方法,__enter__ 方法和__exit__ 方法。

我们再来看下with 语句的格式:

with ... as ... :
    pass

with 关键字的后边是一个表达式as 后边是一个变量名,表达式的计算结果会赋值给as 后边的变量。

Python 规定,只要一个类中有__enter____exit__ 方法,就可以使用with 语句。with 语句后边的表达式执行完毕后,就会执行__enter__ 方法,在退出with 语句块时,会执行__exit__ 方法。

我们自己编写一个测试类,使其能够使用with 语句:

#! /usr/bin/env python3

class TestWith:

    def __init__(self):
        print(‘执行__init__‘)

    def __enter__(self):
        print(‘执行__enter__‘)

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print(‘执行__exit__‘)

        print(‘exc_type is %s‘ % exc_type)
        print(‘exc_val is %s‘ % exc_val)
        print(‘exc_tb is %s‘ % exc_tb)

再该类中有三个函数:

  • __init__:构造函数,创建类的对象时调用
  • __enter__:进入with 语句块时会调用
  • __exit__:离开with 语句块时会调用

其中__exit__ 方法有三个参数:

  • exc_typewith 语句块中的代码发生异常时的异常类型
  • exc_val:发生异常时的异常值
  • exc_tb:发生异常时的traceback 类的对象

我们这样使用这个类:

with TestWith() as t:
    print(‘test with‘)

python3 来执行,结果如下:

$ python3 Test.py 
执行__init__
执行__enter__
test with
执行__exit__
exc_type is None
exc_val is None
exc_tb is None

可以看到执行步骤是这样的:

  1. 生成该类的对象,执行__init__ 方法
  2. 进入with 语句块,执行__enter__ 方法
  3. 执行with 语句块中的代码
  4. 退出with 语句块,执行__exit__ 方法

因为with 语句块中没有发生异常,所以__exit__ 方法中的 exc_typeexc_valexc_tb 三个参数均为None

下面再示范一个with 语句块中出现异常的代码:

with TestWith() as t:
    print(‘test with1...‘)
    1 / 0   # 除数为 0,抛出异常
    print(‘test with2...‘)

该代码的执行结果如下:

$ python3 Test.py 
执行__init__
执行__enter__
test with1...
执行__exit__
exc_type is <class ‘ZeroDivisionError‘>
exc_val is division by zero
exc_tb is <traceback object at 0x7fe8b7c98888>
Traceback (most recent call last):
  File "Test.py", line 27, in <module>
    1 / 0
ZeroDivisionError: division by zero

通过上面的执行结果可以看到,在执行1 / 0 之前,我们不用多说。在执行到1 / 0 时,出现异常,然后会执行__exit__ 方法。

在执行结果中,我们能看到 exc_typeexc_valexc_tb 三个参数的值,最后抛出Traceback 异常。

with 语句中,抛出异常的语句1 / 0 之后的代码不会再执行。

(完。)


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