浅谈Python3中打开文件的方式(With open)

仗酒祓清愁 · 发表于 2023-2-10 22:59:40

0.背景知识

python文件读写文件是最常见的IO操作。Python内置了读写文件的函数，用法和C是兼容的。
读写文件前，我们先必须了解一下，在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。
读写文件就是请求操作系统打开一个文件对象（通常称为文件描述符），然后，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（写文件）

常见的IO操作的类型如下：
typeinfor以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。w打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。a打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。rb以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。这是默认模式。wb以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。ab以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。r+打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。w+打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。a+打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。rb+以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。wb+以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。ab+以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。
1.常规方式：读取文件-----open()

step1: 打开

f = open( '/Users/michael/test.txt', 'r' )

复制代码

r 表示读取文件，我们就成功地打开了一个文件
但是，如果文件不存在，open()函数就会抛出一个IOError的错误，并且给出错误码和详细的信息告诉你文件不存在,错误情况如下：

f=open('/Users/michael/notfound.txt', 'r')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/Users/michael/notfound.txt'

复制代码

step2: 读取
如果文件打开成功，接下来，调用read()方法可以一次读取文件的全部内容，Python把内容读到内存，用一个str对象表示：

f.read()
'Hello, world!'

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step3: 关闭
最后一步是调用close()方法关闭文件。文件使用完毕后必须关闭，因为文件对象会占用操作系统的资源，并且操作系统同一时间能打开的文件数量也是有限的：

f.close()

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由于文件读写时都有可能产生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地关闭文件，我们可以使用try … finally来实现：
最终方案：

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

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2.推荐方式：读取文件-----With Open

1).读取方式

每次如果都按照如上最终方案去写的话，实在太繁琐。Python引入了with语句来自动帮我们调用close()方法
重点：！！！with 的作用就是自动调用close（）方法！！！

with open( '/path/to/file', 'r' ) as f:
print( f.read() )
# 这和前面的try ... finally是一样的，但是代码更佳简洁，并且不必调用f.close()方法

复制代码

f.read()：读取全部文件内容
f.read(size): 每次读取size个字节内容
f.readline(): 每次读取一行的内容
f.readlines(): 读取全部内容，但结果是个list，每行内容是一个元素

如果遇到超大文件，需要注意：

调用read()会一次性读取文件的全部内容，如果文件有10G，内存就爆了。
要保险起见，可以反复调用read(size)方法，每次最多读取size个字节的内容。例如，read(1024) 每次读取1024个字节的数据内容
调用readline()可以每次读取一行内容，调用readlines()一次读取所有内容并按行返回list。因此，要根据需要决定怎么调用。
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：

for line in f.readlines():
print( line.strip() )
# 读取文件之后，文字末尾会出现'\n'
# strip() 函数中可以把目标内容line里面所有的空格，空行等都删除掉，只剩余文字内容

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2).常见的坑

读取静态文件的函数，最好不要写相对路径！！！
（1）如上图，Fold001文件夹下面有个read_file.py文件，这个文件读取hello.txt文件，代码如上图，这样可以正常引用
（2）但如果引用静态文件的函数，被其他函数再次调用的时候。例如被Fold002里面的函数read.py调用，那么readfile（）函数相当于是在read.py所在目录执行的，那么静态文件hello.txt相对于read.py的路径，就不是上图的路径了，否者会运行会报错，如下

3).跳过第一行内容(字段名)

with open(file_path, 'r', encoding='utf-8-sig') as f:
next(f) # 最终读取到的内容，直接跳过第一行了
all_line_list = f.readlines()

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3.写入内容----open()函数

写文件和读文件是一样的，唯一区别是调用open()函数时，传入标识符’w’或者’wb’表示写文本文件或写二进制文件：

f = open('/Users/michael/test.txt', 'w')
f.write('Hello, world!')
f.close()

复制代码

open函数使用注意地方：

你可以反复调用write()来写入文件，但是务必要调用f.close()来关闭文件。
当我们写文件时，操作系统往往不会立刻把数据写入磁盘，而是放到内存缓存起来，空闲的时候再慢慢写入。
只有调用close()方法时，操作系统才保证把没有写入的数据全部写入磁盘。忘记调用close()的后果是数据可能只写了一部分到磁盘，剩下的丢失了。所以，还是用with语句来得保险

4.写入内容----- With Open函数

with open('/Users/michael/test.txt', 'w') as f:
f.write('Hello, world!')

复制代码

要写入特定编码的文本文件，请给open()函数传入encoding参数，将字符串自动转换成指定编码字符编码

5.打开非utf-8编码的文件

要读取非UTF-8编码的文本文件，需要给open()函数传入encoding参数，例如，读取GBK编码的文件：

with open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk') as f:
f.read()

复制代码

遇到有些编码不规范的文件，你可能会遇到UnicodeDecodeError，因为在文本文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。
open()函数还接收一个errors参数，errors=‘ignore’ 表示遇到编码错误的时候直接忽略

with open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk',errors='ignore') as f:
f.read()

复制代码

6.打开二进制文件

前面讲的默认都是读取文本文件，并且是UTF-8编码的文本文件。要读取二进制文件，比如图片、视频等等，用’rb’模式打开文件即可：

with open('/Users/michael/test.jpg', 'rb') as f:
f.read()
# b'\xff\xd8\xff\xe1\x00\x18Exif\x00\x00...' 十六进制表示的字节

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