Python使用os模塊實現(xiàn)更高效地讀寫文件
使用 os.open 打開文件
無論是讀文件還是寫文件，都要先打開文件。說到打開文件，估計首先想到的就是內置函數(shù) open（即 io.open），那么它和 os.open 有什么關系呢？
內置函數(shù) open 實際上是對 os.open 的封裝，在 os.open 基礎上增加了相關訪問方法。因此為了操作方便，應該調用內置函數(shù) open 進行文件操作，但如果對效率要求較高的話，則可以考慮使用 os.open。
此外 open 函數(shù)返回的是一個文件對象，我們可以在此基礎上進行任意操作；而 os.open 返回的是一個文件描述符，說白了就是一個整數(shù)，因為每一個文件對象都會對應一個文件描述符。
import?os
f1?=?open("main.c",?"r")
f2?=?os.open("main.c",?os.O_RDONLY)
print(f1.__class__)
print(f2.__class__)
"""
<class?'_io.TextIOWrapper'>
<class?'int'>
"""Python 的 open 函數(shù)實際上是封裝了 C 的 fopen，C 的 fopen 又封裝了系統(tǒng)調用提供的 open。
操作系統(tǒng)提供了很多的系統(tǒng)調用，打開文件則是 open，我們看到它返回一個整數(shù)，這個整數(shù)就是對應的文件描述符。C 的 fopen 封裝了系統(tǒng)調用的 open，返回的是一個文件指針。
所以內置函數(shù) open 和 os.open 的區(qū)別就更加清晰了，內置函數(shù) open 在底層會使用 C 的 fopen，得到的是一個封裝好的文件對象，在此基礎上可以直接操作。至于 os.open 在底層則不走 C 的 fopen，而是直接使用系統(tǒng)調用提供的 open，得到的是文件描述符。
os 模塊內部的函數(shù)基本上都是直接走的系統(tǒng)調用，所以模塊名才叫 os。
然后我們使用 os.open 一般需要傳遞兩個參數(shù)，第一個參數(shù)是文件名，第二個參數(shù)是模式，舉個栗子：
import?os
#?以只讀方式打開，要求文件必須存在
#?打開時光標處于文件的起始位置
os.open("main.c",?os.O_RDONLY)
#?以只寫方式打開，要求文件必須存在
#?打開時光標處于文件的起始位置
os.open("main.c",?os.O_WRONLY)
#?以可讀可寫方式打開，要求文件必須存在
#?打開時光標處于文件的起始位置
os.open("main.c",?os.O_RDWR)
#?以只讀方式打開，文件不存在則創(chuàng)建
#?存在則不做任何事情，等價于?os.O_RDONLY
#?打開時光標處于文件的起始位置
os.open("main.c",?os.O_RDONLY?|?os.O_CREAT)
#?同理?os.O_WRONLY?和?os.O_RDWR?與之類似
os.open("main.c",?os.O_WRONLY?|?os.O_CREAT)
os.open("main.c",?os.O_RDWR?|?os.O_CREAT)
#?文件不存在時創(chuàng)建，存在時清空
#?打開時光標處于文件的起始位置
os.open("main.c",
????????os.O_WRONLY?|?os.O_CREAT?|?os.O_TRUNC)
#?當然讀取文件也是可以的
#?比如?os.O_RDONLY?|?os.O_CREAT?|?os.O_TRUNC
#?也是文件存在時清空內容，但是這沒有任何意義
#?因為讀取的時候將文件清空了，那還讀什么？
#?文件不存在時創(chuàng)建，存在時追加
#?打開時光標處于文件的末尾
os.open("main.c",
????????os.O_WRONLY?|?os.O_CREAT?|?os.O_APPEND)
#?所以
"""
open里面的讀模式等價于這里的?os.O_RDONLY
open里面的寫模式等價于這里的?os.O_WRONLY?|?os.O_CREATE?|?os.O_TRUNC
open里面的追加模式等價于這里的?os.O_WRONLY?|?os.O_CREATE?|?os.O_APPEND
"""好，打開方式介紹完了，那么怎么讀取和寫入呢？很簡單，讀取使用 os.read，寫入使用 os.write。
使用 os.read 讀取文件
先來看讀取，os.read 接收兩個參數(shù)，第一個參數(shù)是文件描述符，第二個參數(shù)是要讀取多少個字節(jié)。
import?os
fd?=?os.open("main.c",?os.O_RDONLY)
#?使用?os.read?進行讀取
#?這里讀取?20?個字節(jié)
data?=?os.read(fd,?20)
print(data)
"""
b'#include?<Python.h>'
"""
#?再讀取?20?個字節(jié)
data?=?os.read(fd,?20)
print(data)
"""
b'\n#include?<ctype.h>'
"""
#?繼續(xù)讀取
data?=?os.read(fd,?20)
#?由于只剩下一個字節(jié)
#?所以就讀取了一個字節(jié)
#?顯然此時文件已經讀完了
print(data)
"""
b'\n'
"""
#?文件讀取完畢之后
#?再讀取的話會返回空字節(jié)串
print(os.read(fd,?20))??#?b''
print(os.read(fd,?20))??#?b''
print(os.read(fd,?20))??#?b''所以這就是文件的讀取方式，還是很簡單的。然后在讀取的過程中，我們還可以移動光標，通過 os.lseek 函數(shù)。
- os.lseek(fd, m, 0)：將光標從文件的起始位置向后移動 m 個字節(jié)；
- os.lseek(fd, m, 1)：將光標從當前所在的位置向后移動 m 個字節(jié)；
- os.lseek(fd, m, 2)：將光標從文件的結束位置向后移動 m 個字節(jié)；
如果 m 大于 0，表示向后移動，m 小于 0，表示向前移動。所以當?shù)谌齻€參數(shù)為 2 的時候，也就是結束位置，那么 m 一般為負數(shù)。因為相對于結束位置，肯定要向前移動，當然向后移動也可以，不過沒啥意義；同理當?shù)谌齻€參數(shù)為 0 時，m 一般為正數(shù)，相對于起始位置，肯定要向后移動。
import?os
fd?=?os.open("main.c",?os.O_RDONLY)
data?=?os.read(fd,?20)
print(data)
"""
b'#include?<Python.h>'
"""
#?從文件的起始位置向后移動?0?個字節(jié)
#?相當于將光標設置在文件的起始位置
os.lseek(fd,?0,?0)
data?=?os.read(fd,?20)
print(data)
"""
b'#include?<Python.h>'
"""
#?設置在結束位置
os.lseek(fd,?0,?2)
print(os.read(fd,?20))??#?b''
#?此時就什么也讀不出來了然后我們提一下 stdin, stdout, stderr，含義應該不需要解釋了，重點是它們對應的文件描述符分別為 0, 1, 2。
import?os #?從標準輸入里面讀取?10?個字節(jié) #?沒錯，此時作用類似于?input while?True: ????data?=?os.read(0,?10).strip() ????print(f"你輸入了:",?data) ????if?data?==?b"exit": ????????break
我們測試一下：
os.read 可以實現(xiàn) input 的效果，并且效率更高。另外當按下回車時，換行符也會被讀進去，所以需要 strip 一下。然后我們這里讀的是 10 個字節(jié)，如果一次讀不完，那么會分多次讀取。在讀取文件的時候，也是同理。
from?io?import?BytesIO
import?os
fd?=?os.open("main.c",?os.O_RDONLY)
buf?=?BytesIO()
while?True:
????data?=?os.read(fd,?10)
????if?data?!=?b"":
????????buf.write(data)
????else:
????????break
print(buf.getvalue().decode("utf-8"))
"""
#include?<Python.h>
#include?<ctype.h>
"""然后 os.read 還可以和內置函數(shù) open 結合，舉個栗子：
import?os
import?io
f?=?open("main.c",?"r")
#?通過?f.fileno()?即可拿到對應的文件描述符
#?雖然這里是以文本模式打開的文件
#?但只要拿到文件描述符，都可以交給?os.read
print(
????os.read(f.fileno(),?10)
)??#?b'#include?<'
#?查看光標位置
print(f.tell())??#?10
#?移動光標位置
#?從文件開頭向后移動?5?字節(jié)
f.seek(5,?0)
print(f.tell())??#?5
#?os.lseek?也可以實現(xiàn)
os.lseek(f.fileno(),?3,?0)
print(f.tell())??#?3
#?此時會從第?4?個字節(jié)開始讀取
print(f.read())
"""
clude?<Python.h>
#include?<ctype.h>
"""
#?os.lseek?比?f.seek?要強大一些
#?移動到文件末尾，此時沒問題
f.seek(0,?2)
print(f.tell())??#?41
try:
????f.seek(-1,?2)
except?io.UnsupportedOperation?as?e:
????print(e)
"""
can't?do?nonzero?end-relative?seeks
"""
#?但如果要相對文件末尾移動具體的字節(jié)數(shù)
#?那么?f.seek?不支持，而?os.lseek?是可以的
print(f.tell())??#?41
os.lseek(f.fileno(),?-1,?2)
print(f.tell())??#?40
#?最后只剩下一個換行符
print(os.read(f.fileno(),?10))??#?b'\n'是不是很好玩呢？
使用 os.write 寫入文件
然后是寫入文件，調用 os.write 即可寫入。
import?os
#?此時可讀可寫，文件不存在時自動創(chuàng)建，存在則清空
fd?=?os.open("1.txt",?os.O_RDWR?|?os.O_CREAT?|?os.O_TRUNC)
#?寫入內容，接收兩個參數(shù)
#?參數(shù)一：文件描述符；參數(shù)二：bytes 對象
os.write(fd,?b"hello,?")
os.write(fd,?"古明地覺".encode("utf-8"))
#?讀取內容
data?=?os.read(fd,?1024)
print(data)??#?b''
#?問題來了，為啥讀取不到內容呢？
#?很簡單，因為光標會伴隨著數(shù)據的寫入而不斷后移
#?這樣的話，數(shù)據才能不斷地寫入
#?因此，現(xiàn)在的光標位于文件的結尾處
#?想要查看寫入的內容需要移動到開頭
os.lseek(fd,?0,?0)
print(os.read(fd,?1024).decode("utf-8"))
"""
hello,?古明地覺
"""
#?從后往前移動?3?字節(jié)
os.lseek(fd,?-3,?2)
print(os.read(fd,?1024).decode("utf-8"))
"""
覺
"""以上就是文件的寫入，當然它也可以和內置函數(shù) open 結合，通過 os.write(f.fileno(), b"xxx") 進行寫入。但是不建議 os.open 和 open 混用，其實工作中使用 open 就足夠了。
然后是 stdout 和 stderr，和 os.write 結合可以實現(xiàn) print 的效果。
import?os
os.write(1,?"往?stdout?里面寫入\n".encode("utf-8"))
os.write(2,?"往?stderr?里面寫入\n".encode("utf-8"))執(zhí)行一下，查看控制臺：
以上就是 os.write 的用法。
最后是關閉文件，使用 os.close 即可。
import?os
import?io
fd?=?os.open("1.txt",?os.O_RDWR?|?os.O_CREAT?|?os.O_TRUNC)
#?關閉文件
os.close(fd)
#?文件對象也是可以的
f?=?open(r"1.txt",?"r")
os.close(f.fileno())
try:
????f.read()
except?OSError?as?e:
????print(e)
"""
[Errno?9]?Bad?file?descriptor
"""如果是調用 f.close() 關閉文件，再進行讀取的話，會拋出一個 ValueError，提示 I/O operation on closed file。這個報錯信息比較明顯，不應該在關閉的文件上執(zhí)行 IO 操作，因為文件對象知道文件已經關閉了，畢竟調用的是自己的 close 方法，所以這個報錯是解釋器給出的。當然啦，調用 f.close 也會觸發(fā) os.close，因為關閉文件最終還是要交給操作系統(tǒng)負責的。
但如果是直接關閉底層的文件描述符，文件對象是不知道的，再使用 f.read() 依舊會觸發(fā)系統(tǒng)調用，也就是 os.read。而操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)文件已經關閉了，所以會報錯：文件描述符有問題，此時就是一個 OSError，報錯信息是操作系統(tǒng)給出的。
import?os f?=?open(r"1.txt",?"r") #?文件是否關閉 print(f.closed)??#?False os.close(f.fileno()) print(f.closed)??#?False #?所以調用?os.close，文件對象?f?并不知道 #?f.read?依舊會觸發(fā)系統(tǒng)調用
如果是使用 f.close()。
f?=?open(r"1.txt",?"r") f.close() print(f.closed)??#?True
后續(xù)執(zhí)行 IO 操作，就不會再走系統(tǒng)調用了，而是直接拋出 ValueError，原因是文件對象知道文件已經關閉了。
除了 os.close 之外，還有一個 os.closerange，可以關閉多個文件描述符對應的文件。
import?os #?關閉文件描述符為?1、2、3、4?的文件? os.closerange(1,?5)
該方法不是很常用，了解一下即可。
以上就是使用 os 模塊操作文件，它是直接使用操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調用，所以效率上會比內置函數(shù) open 要高一些。但是工作中還是不太建議使用 os 模塊操作文件，使用內置函數(shù) open 就好。
到此這篇關于Python使用os模塊實現(xiàn)更高效地讀寫文件的文章就介紹到這了,更多相關Python os模塊讀寫文件內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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