Python 15 I/O編程

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讀寫檔案是最常見的IO操作。Python內建了讀寫檔案的函數，用法和C是相容的。

讀寫檔案前，我們先必須瞭解一下，在磁碟上讀寫檔案的功能都是由作業系統提供的，現代作業系統不允許普通的程式直接操作磁碟，

所以，讀寫檔案就是請求作業系統開啟一個檔案對象（通常稱為檔案描述符），

然後，通過作業系統提供的介面從這個檔案對象中讀取資料（讀檔案），或者把資料寫入這個檔案對象（寫檔案）。

讀檔案

要以讀檔案的模式開啟一個檔案對象，使用Python內建的open()函數，傳入檔案名稱和標示符：

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

標示符‘r‘表示讀，這樣，我們就成功地開啟了一個檔案。

如果檔案不存在，open()函數就會拋出一個IOError的錯誤，並且給出錯誤碼和詳細的資訊告訴你檔案不存在：

>>> 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‘

如果檔案開啟成功，接下來，調用read()方法可以一次讀取檔案的全部內容，

Python把內容讀到記憶體，用一個str對象表示：

>>> f.read()‘Hello, world!‘

最後一步是調用close()方法關閉檔案。檔案使用完畢後必須關閉，因為檔案對象會佔用作業系統的資源，並且作業系統同一時間能開啟的檔案數量也是有限的：

>>> f.close()

由於檔案讀寫時都有可能產生IOError，一旦出錯，後面的f.close()就不會調用。

所以，為了保證無論是否出錯都能正確地關閉檔案，我們可以使用try ... finally來實現：

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

但是每次都這麼寫實在太繁瑣，所以，Python引入了with語句來自動幫我們調用close()方法：

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

這和前面的try ... finally是一樣的，但是代碼更佳簡潔，並且不必調用f.close()方法。

 

調用read()會一次性讀取檔案的全部內容，如果檔案有10G，記憶體就爆了，所以，要保險起見，可以反覆調用read(size)方法，每次最多讀取size個位元組的內容。

另外，調用readline()可以每次讀取一行內容，調用readlines()一次讀取所有內容並按行返回list。

因此，要根據需要決定怎麼調用。

如果檔案很小，read()一次性讀取最方便；如果不能確定檔案大小，反覆調用read(size)比較保險；

如果是設定檔，調用readlines()最方便：

for line in f.readlines(): print(line.strip()) # 把末尾的‘\n‘刪掉

file-like Object

像open()函數返回的這種有個read()方法的對象，在Python中統稱為file-like Object。

除了file外，還可以是記憶體的位元組流，網路流，自訂流等等。file-like Object不要求從特定類繼承，只要寫個read()方法就行。

StringIO 就是在記憶體中建立的file-like Object，常用作臨時緩衝。

二進位檔案

前面講的預設都是讀取文字檔，並且是UTF-8編碼的文字檔。                     要讀取二進位檔案，比片、視頻等等，用‘rb‘模式開啟檔案即可：

>>> f = open(‘/Users/michael/test.jpg‘, ‘rb‘)>>> f.read()b‘\xff\xd8\xff\xe1\x00\x18Exif\x00\x00...‘ # 十六進位表示的位元組

字元編碼

要讀取非UTF-8編碼的文字檔，需要給open()函數傳入encoding參數，例如，讀取GBK編碼的檔案：

>>> f = open(‘/Users/michael/gbk.txt‘, ‘r‘, encoding=‘gbk‘)>>> f.read()‘測試‘

遇到有些編碼不規範的檔案，你可能會遇到UnicodeDecodeError，因為在文字檔中可能夾雜了一些非法編碼的字元。

遇到這種情況，open()函數還接收一個errors參數，表示如果遇到編碼錯誤後如何處理。最簡單的方式是直接忽略：

>>> f = open(‘/Users/michael/gbk.txt‘, ‘r‘, encoding=‘gbk‘, errors=‘ignore‘)

寫檔案

寫檔案和讀檔案是一樣的，唯一區別是調用open()函數時，傳入標識符‘w‘或者‘wb‘表示寫文字檔或寫二進位檔案：

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

你可以反覆調用write()來寫入檔案，但是務必要調用f.close()來關閉檔案。當我們寫檔案時，作業系統往往不會立刻把資料寫入磁碟，而是放到記憶體緩衝起來，閒置時候再慢慢寫入。

只有調用close()方法時，作業系統才保證把沒有寫入的資料全部寫入磁碟。        忘記調用close()的後果是資料可能唯寫了一部分到磁碟，剩下的丟失了。     所以，還是用with語句來得保險：

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

要寫入特定編碼的文字檔，請給open()函數傳入encoding參數，將字串自動轉換成指定編碼。

細心的童鞋會發現，以‘w‘模式寫入檔案時，如果檔案已存在，會直接覆蓋（相當於刪掉後新寫入一個檔案）。    如果我們希望追加到檔案末尾怎麼辦？可以傳入‘a‘以追加（append）模式寫入。

所有模式的定義及含義可以參考Python的官方文檔。

練習

請將本地一個文字檔讀為一個str並列印出來：

小結

在Python中，檔案讀寫是通過open()函數開啟的檔案對象完成的。使用with語句操作檔案IO是個好習慣。

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