Python3 文件操作（十六）

一 文件操作

1.介紹

計算機系統分為：計算機硬件，操作系統，應用程序三部分。

我們用python或其他語言編寫的應用程序若想要把數據永久保存下來，必須要保存於硬盤中，這就涉及到應用程序要操作硬件，眾所周知，應用程序是無法直接操作硬件的，這就用到了操作系統。操作系統把復雜的硬件操作封裝成簡單的接口給用戶/應用程序使用，其中文件就是操作系統提供給應用程序來操作硬盤虛擬概念，用戶或應用程序通過操作文件，可以將自己的數據永久保存下來。

有了文件的概念，我們無需再去考慮操作硬盤的細節，只需要關注操作文件的流程：

#1. 打開文件，得到文件句柄並賦值給一個變量
#2. 通過句柄對文件進行操作
#3. 關閉文件

2. 在python中

#1. 打開文件，得到文件句柄並賦值給一個變量
f=open('a.txt','r',encoding='utf-8') #默認打開模式就為r

#2. 通過句柄對文件進行操作
data=f.read()

#3. 關閉文件
f.close()

3. f=open('a.txt','r')的過程分析

#1、由應用程序向操作系統發起系統調用open(...)

#2、操作系統打開該文件，並返回一個文件句柄給應用程序

#3、應用程序將文件句柄賦值給變量f

4. 強調！！！

#強調第一點：
打開一個文件包含兩部分資源：操作系統級打開的文件+應用程序的變量。在操作完畢一個文件時，必須把與該文件的這兩部分資源一個不落地回收，回收方法為：
1、f.close() #回收操作系統級打開的文件
2、del f #回收應用程序級的變量

其中del f一定要發生在f.close()之后，否則就會導致操作系統打開的文件還沒有關閉，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()

剛開始的時候很容易忘記f.close()方法去關閉，推薦傻瓜式操作方式：使用with關鍵字來幫我們管理上下文
with open('a.txt','w') as f:
    pass
 
with open('a.txt','r') as read_f,open('b.txt','w') as write_f:
    data=read_f.read()
    write_f.write(data)

#強調第二點：
f=open(...)是由操作系統打開文件，那么如果我們沒有為open指定編碼，那么打開文件的默認編碼很明顯是操作系統說了算了，操作系統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。
若要保證不亂碼，文件以什么方式存的，就要以什么方式打開。

f=open('a.txt','r',encoding='utf-8')

5. python2中的file與open

#首先在python3中操作文件只有一種選擇，那就是open()

#而在python2中則有兩種方式：file()與open()
兩者都能夠打開文件，對文件進行操作，也具有相似的用法和參數，但是，這兩種文件打開方式有本質的區別，file為文件類，用file()來打開文件，相當於這是在構造文件類，
而用open()打開文件，是用python的內建函數來操作，我們一般使用open()打開文件進行操作，而用file當做一個類型，比如type(f) is file

二 打開文件的模式

文件句柄 = open('文件路徑', '模式')

模式可以是以下方式以及他們之間的組合：

Character	Meaning
‘r'	open for reading (default)
‘w'	open for writing, truncating the file first
‘a'	open for writing, appending to the end of the file if it exists
‘b'	binary mode
‘t'	text mode (default)
‘+'	open a disk file for updating (reading and writing)
‘U'	universal newline mode (for backwards compatibility; should not be used in new code)

 

#1. 打開文件的模式有(默認為文本模式)：
r ，只讀模式【默認模式，文件必須存在，不存在則拋出異常】
w，只寫模式【不可讀；不存在則創建；存在則清空內容】
a， 之追加寫模式【不可讀；不存在則創建；存在則只追加內容】

#2. 對於非文本文件，我們只能使用b模式，"b"表示以字節的方式操作（而所有文件也都是以字節的形式存儲的，使用這種模式無需考慮文本文件的字符編碼、圖片文件的jgp格式、視頻文件的avi格式）
rb 
wb
ab
注：以b方式打開時，讀取到的內容是字節類型，寫入時也需要提供字節類型，不能指定編碼

#3. 了解部分
"+" 表示可以同時讀寫某個文件
r+， 讀寫【可讀，可寫】
w+，寫讀【可讀，可寫】
a+， 寫讀【可讀，可寫】


x， 只寫模式【不可讀；不存在則創建，存在則報錯】
x+ ，寫讀【可讀，可寫】
xb

三 操作文件的方法

#掌握
f.read() #讀取所有內容,光標移動到文件末尾
f.readline() #讀取一行內容,光標移動到第二行首部
f.readlines() #讀取每一行內容,存放於列表中

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

#了解
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() #立刻將文件內容從內存刷到硬盤
f.name

四 文件內光標移動

1: read(3)：

　　(1. 文件打開方式為文本模式時，代表讀取3個字符

　　(2. 文件打開方式為b模式時，代表讀取3個字節

2: 其余的文件內光標移動都是以字節為單位如seek，tell，truncate

注意：

　　1. seek有三種移動方式0，1，2，其中1和2必須在b模式下進行，但無論哪種模式，都是以bytes為單位移動的

　　2. truncate是截斷文件，所以文件的打開方式必須可寫，但是不能用w或w+等方式打開，因為那樣直接清空文件了，所以truncate要在r+或a或a+等模式下測試效果

import time
with open('test.txt','rb') as f:
    f.seek(0,2)
    while True:
        line=f.readline()
        if line:
            print(line.decode('utf-8'))
        else:
            time.sleep(0.2)

練習：基於seek實現tail -f功能

五 文件的修改

 文件的數據是存放於硬盤上的，因而只存在覆蓋、不存在修改這么一說，我們平時看到的修改文件，都是模擬出來的效果，具體的說有兩種實現方式：

方式一：將硬盤存放的該文件的內容全部加載到內存，在內存中是可以修改的，修改完畢后，再由內存覆蓋到硬盤（word，vim，nodpad++等編輯器）

with open('a.txt') as read_f,open('.a.txt.swap','w') as write_f:
    data=read_f.read() #全部讀入內存,如果文件很大,會很卡
    data=data.replace('alex','SB') #在內存中完成修改

    write_f.write(data) #一次性寫入新文件

os.remove('a.txt')
os.rename('.a.txt.swap','a.txt') 

 方式二：將硬盤存放的該文件的內容一行一行地讀入內存，修改完畢就寫入新文件，最后用新文件覆蓋源文件

import os

with open('a.txt') as read_f,open('.a.txt.swap','w') as write_f:
    for line in read_f:
        line=line.replace('alex','SB')
        write_f.write(line)

os.remove('a.txt')
os.rename('.a.txt.swap','a.txt') 

 六 file對象常用的函數

序號	方法及描述
1	file.close() 關閉文件。關閉后文件不能再進行讀寫操作。
2	file.flush() 刷新文件內部緩沖，直接把內部緩沖區的數據立刻寫入文件, 而不是被動的等待輸出緩沖區寫入。
3	file.fileno() 返回一個整型的文件描述符(file descriptor FD 整型), 可以用在如os模塊的read方法等一些底層操作上。
4	file.isatty() 如果文件連接到一個終端設備返回 True，否則返回 False。
5	file.next() 返回文件下一行。
6	file.read([size]) 從文件讀取指定的字節數，如果未給定或為負則讀取所有。
7	file.readline([size]) 讀取整行，包括 "\n" 字符。
8	file.readlines([sizeint]) 讀取所有行並返回列表，若給定sizeint>0，返回總和大約為sizeint字節的行, 實際讀取值可能比 sizeint 較大, 因為需要填充緩沖區。
9	file.seek(offset[, whence]) 設置文件當前位置
10	file.tell() 返回文件當前位置。
11	file.truncate([size]) 從文件的首行首字符開始截斷，截斷文件為 size 個字符，無 size 表示從當前位置截斷；截斷之后 V 后面的所有字符被刪除，其中 Widnows 系統下的換行代表2個字符大小。
12	file.write(str) 將字符串寫入文件，沒有返回值。
13	file.writelines(sequence) 向文件寫入一個序列字符串列表，如果需要換行則要自己加入每行的換行符。