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無(wú)論是讀文件還是寫(xiě)文件，都要先打開(kāi)文件。說(shuō)到打開(kāi)文件，估計(jì)首先想到的就是內(nèi)置函數(shù) open（即 io.open），那么它和 os.open 有什么關(guān)系呢？
內(nèi)置函數(shù) open 實(shí)際上是對(duì) os.open 的封裝，在 os.open 基礎(chǔ)上增加了相關(guān)訪問(wèn)方法。因此為了操作方便，應(yīng)該調(diào)用內(nèi)置函數(shù) open 進(jìn)行文件操作，但如果對(duì)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(gè)文件對(duì)象，我們可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行任意操作；而 os.open 返回的是一個(gè)文件描述符，說(shuō)白了就是一個(gè)整數(shù)，因?yàn)?span style="color: rgb(51, 51, 51);font-family: mp-quote, -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;font-size: 15px;font-style: normal;font-variant-ligatures: normal;font-variant-caps: normal;font-weight: 400;letter-spacing: normal;orphans: 2;text-align: justify;text-indent: 0px;text-transform: none;widows: 2;word-spacing: 0px;-webkit-text-stroke-width: 0px;text-decoration-thickness: initial;text-decoration-style: initial;text-decoration-color: initial;display: inline !important;float: none;">每一個(gè)文件對(duì)象都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)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(shí)際上是封裝了 C 的 fopen，C 的 fopen 又封裝了系統(tǒng)調(diào)用提供的 open。
操作系統(tǒng)提供了很多的系統(tǒng)調(diào)用，打開(kāi)文件則是 open，我們看到它返回一個(gè)整數(shù)，這個(gè)整數(shù)就是對(duì)應(yīng)的文件描述符。C 的 fopen 封裝了系統(tǒng)調(diào)用的 open，返回的是一個(gè)文件指針。
所以?xún)?nèi)置函數(shù) open 和 os.open 的區(qū)別就更加清晰了，內(nèi)置函數(shù) open 在底層會(huì)使用 C 的 fopen，得到的是一個(gè)封裝好的文件對(duì)象，在此基礎(chǔ)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(diào)用提供的 open，得到的是文件描述符。
?os 模塊內(nèi)部的函數(shù)基本上都是直接走的系統(tǒng)調(diào)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(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是文件名，第二個(gè)參數(shù)是模式，舉個(gè)栗子： import os
# 以只讀方式打開(kāi)，要求文件必須存在
# 打開(kāi)時(shí)光標(biāo)處于文件的起始位置
os.open("main.c", os.O_RDONLY)
# 以只寫(xiě)方式打開(kāi)，要求文件必須存在
# 打開(kāi)時(shí)光標(biāo)處于文件的起始位置
os.open("main.c", os.O_WRONLY)
# 以可讀可寫(xiě)方式打開(kāi)，要求文件必須存在
# 打開(kāi)時(shí)光標(biāo)處于文件的起始位置
os.open("main.c", os.O_RDWR)
# 以只讀方式打開(kāi)，文件不存在則創(chuàng)建
# 存在則不做任何事情，等價(jià)于 os.O_RDONLY
# 打開(kāi)時(shí)光標(biāo)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(lèi)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(shí)創(chuàng)建，存在時(shí)清空
# 打開(kāi)時(shí)光標(biāo)處于文件的起始位置
os.open("main.c",
os.O_WRONLY | os.O_CREAT | os.O_TRUNC)
# 當(dāng)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(shí)清空內(nèi)容，但是這沒(méi)有任何意義
# 因?yàn)樽x取的時(shí)候?qū)⑽募蹇樟耍沁€讀什么？
# 文件不存在時(shí)創(chuàng)建，存在時(shí)追加
# 打開(kāi)時(shí)光標(biāo)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(jià)于這里的 os.O_RDONLY
open里面的寫(xiě)模式等價(jià)于這里的 os.O_WRONLY | os.O_CREATE | os.O_TRUNC
open里面的追加模式等價(jià)于這里的 os.O_WRONLY | os.O_CREATE | os.O_APPEND
"""
好，打開(kāi)方式介紹完了，那么怎么讀取和寫(xiě)入呢？很簡(jiǎn)單，讀取使用 os.read，寫(xiě)入使用 os.write。 先來(lái)看讀取，os.read 接收兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是文件描述符，第二個(gè)參數(shù)是要讀取多少個(gè)字節(jié)。
import os
fd = os.open("main.c", os.O_RDONLY)
# 使用 os.read 進(jìn)行讀取
# 這里讀取 20 個(gè)字節(jié)
data = os.read(fd, 20)
print(data)
"""
b'#include <Python.h>'
"""
# 再讀取 20 個(gè)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(gè)字節(jié)
# 所以就讀取了一個(gè)字節(jié)
# 顯然此時(shí)文件已經(jīng)讀完了
print(data)
"""
b'\n'
"""
# 文件讀取完畢之后
# 再讀取的話會(huì)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(jiǎn)單的。然后在讀取的過(guò)程中，我們還可以移動(dòng)光標(biāo)，通過(guò) os.lseek 函數(shù)。
os.lseek(fd, m, 0)：將光標(biāo)從文件的起始位置向后移動(dòng) m 個(gè)字節(jié)； os.lseek(fd, m, 1)：將光標(biāo)從當(dāng)前所在的位置向后移動(dòng) m 個(gè)字節(jié)； os.lseek(fd, m, 2)：將光標(biāo)從文件的結(jié)束位置向后移動(dòng) m 個(gè)字節(jié)；
如果 m 大于 0，表示向后移動(dòng)，m 小于 0，表示向前移動(dòng)。所以當(dāng)?shù)谌齻€(gè)參數(shù)為 2 的時(shí)候，也就是結(jié)束位置，那么 m 一般為負(fù)數(shù)。因?yàn)橄鄬?duì)于結(jié)束位置，肯定要向前移動(dòng)，當(dāng)然向后移動(dòng)也可以，不過(guò)沒(méi)啥意義；同理當(dāng)?shù)谌齻€(gè)參數(shù)為 0 時(shí)，m 一般為正數(shù)，相對(duì)于起始位置，肯定要向后移動(dòng)。 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(dòng) 0 個(gè)字節(jié)
# 相當(dāng)于將光標(biāo)設(shè)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(shè)置在結(jié)束位置
os.lseek(fd, 0, 2)
print(os.read(fd, 20)) # b''
# 此時(shí)就什么也讀不出來(lái)了
然后我們提一下 stdin, stdout, stderr，含義應(yīng)該不需要解釋了，重點(diǎn)是它們對(duì)應(yīng)的文件描述符分別為 0, 1, 2。 import os
# 從標(biāo)準(zhǔn)輸入里面讀取 10 個(gè)字節(jié)
# 沒(méi)錯(cuò)，此時(shí)作用類(lèi)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(cè)試一下：
os.read 可以實(shí)現(xiàn) input 的效果，并且效率更高。另外當(dāng)按下回車(chē)時(shí)，換行符也會(huì)被讀進(jìn)去，所以需要 strip 一下。然后我們這里讀的是 10 個(gè)字節(jié)，如果一次讀不完，那么會(huì)分多次讀取。在讀取文件的時(shí)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(nèi)置函數(shù) open 結(jié)合，舉個(gè)栗子： import os
import io
f = open("main.c", "r")
# 通過(guò) f.fileno() 即可拿到對(duì)應(yīng)的文件描述符
# 雖然這里是以文本模式打開(kāi)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(biāo)位置
print(f.tell()) # 10
# 移動(dòng)光標(biāo)位置
# 從文件開(kāi)頭向后移動(dòng) 5 字節(jié)
f.seek(5, 0)
print(f.tell()) # 5
# os.lseek 也可以實(shí)現(xiàn)
os.lseek(f.fileno(), 3, 0)
print(f.tell()) # 3
# 此時(shí)會(huì)從第 4 個(gè)字節(jié)開(kāi)始讀取
print(f.read())
"""
clude <Python.h>
#include <ctype.h>
"""
# os.lseek 比 f.seek 要強(qiáng)大一些
# 移動(dòng)到文件末尾，此時(shí)沒(méi)問(wèn)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(duì)文件末尾移動(dòng)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(gè)換行符
print(os.read(f.fileno(), 10)) # b'\n'
是不是很好玩呢？
然后是寫(xiě)入文件，調(diào)用 os.write 即可寫(xiě)入。 import os
# 此時(shí)可讀可寫(xiě)，文件不存在時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建，存在則清空
fd = os.open("1.txt", os.O_RDWR | os.O_CREAT | os.O_TRUNC)
# 寫(xiě)入內(nèi)容，接收兩個(gè)參數(shù)
# 參數(shù)一：文件描述符；參數(shù)二：bytes 對(duì)象
os.write(fd, b"hello, ")
os.write(fd, "古明地覺(jué)".encode("utf-8"))
# 讀取內(nèi)容
data = os.read(fd, 1024)
print(data) # b''
# 問(wèn)題來(lái)了，為啥讀取不到內(nèi)容呢？
# 很簡(jiǎn)單，因?yàn)楣鈽?biāo)會(huì)伴隨著數(shù)據(jù)的寫(xiě)入而不斷后移
# 這樣的話，數(shù)據(jù)才能不斷地寫(xiě)入
# 因此，現(xiàn)在的光標(biāo)位于文件的結(jié)尾處
# 想要查看寫(xiě)入的內(nèi)容需要移動(dòng)到開(kāi)頭
os.lseek(fd, 0, 0)
print(os.read(fd, 1024).decode("utf-8"))
"""
hello, 古明地覺(jué)
"""
# 從后往前移動(dòng) 3 字節(jié)
os.lseek(fd, -3, 2)
print(os.read(fd, 1024).decode("utf-8"))
"""
覺(jué)
"""
以上就是文件的寫(xiě)入，當(dāng)然它也可以和內(nèi)置函數(shù) open 結(jié)合，通過(guò) os.write(f.fileno(), b"xxx") 進(jìn)行寫(xiě)入。但是不建議 os.open 和 open 混用，其實(shí)工作中使用 open 就足夠了。
然后是 stdout 和 stderr，和 os.write 結(jié)合可以實(shí)現(xiàn) print 的效果。 import os
os.write(1, "往 stdout 里面寫(xiě)入\n".encode("utf-8"))
os.write(2, "往 stderr 里面寫(xiě)入\n".encode("utf-8"))
執(zhí)行一下，查看控制臺(tái)： 
以上就是 os.write 的用法。
最后是關(guān)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(guān)閉文件
os.close(fd)
# 文件對(duì)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(diào)用 f.close() 關(guān)閉文件，再進(jìn)行讀取的話，會(huì)拋出一個(gè) ValueError，提示 I/O operation on closed file。這個(gè)報(bào)錯(cuò)信息比較明顯，不應(yīng)該在關(guān)閉的文件上執(zhí)行 IO 操作，因?yàn)槲募?duì)象知道文件已經(jīng)關(guān)閉了，畢竟調(diào)用的是自己的 close 方法，所以這個(gè)報(bào)錯(cuò)是解釋器給出的。當(dāng)然啦，調(diào)用 f.close 也會(huì)觸發(fā) os.close，因?yàn)殛P(guān)閉文件最終還是要交給操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)的。 但如果是直接關(guān)閉底層的文件描述符，文件對(duì)象是不知道的，再使用 f.read() 依舊會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)調(diào)用，也就是 os.read。而操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)文件已經(jīng)關(guān)閉了，所以會(huì)報(bào)錯(cuò)：文件描述符有問(wèn)題，此時(shí)就是一個(gè) OSError，報(bào)錯(cuò)信息是操作系統(tǒng)給出的。 import os
f = open(r"1.txt", "r")
# 文件是否關(guān)閉
print(f.closed) # False
os.close(f.fileno())
print(f.closed) # False
# 所以調(diào)用 os.close，文件對(duì)象 f 并不知道
# f.read 依舊會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)調(diào)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(huì)再走系統(tǒng)調(diào)用了，而是直接拋出 ValueError，原因是文件對(duì)象知道文件已經(jīng)關(guān)閉了。
除了 os.close 之外，還有一個(gè) os.closerange，可以關(guān)閉多個(gè)文件描述符對(duì)應(yīng)的文件。 import os
# 關(guān)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(diào)用，所以效率上會(huì)比內(nèi)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(nèi)置函數(shù) open 就好。
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