简单语法支撑不起 Python，文件操作却是重中之重。这节我们来探索一下 Python 中内置函数 Open()，让你从此爱上文件操作。

一、简介

Python open() 函数用于打开一个文件，创建一个 file 对象，相关的方法才可以调用它进行读写。

二、Open 文件操作

先来一个示例直观感受一下吧，我们打开一个文件，并读取文件内容：

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import sys

result = []
with open(r'{}/README.md'.format(sys.path[0]), 'r') as fp:
  for line in fp.readlines():
    result.append(line)

代码很简单，先创建了一个空数组，然后按行读取文件内容，并存入数组。

存完后，又觉得无聊，我要把读到的内容输出到指定的文件中：

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import sys

with open('{}/jartto.txt'.format(sys.path[0]),'w') as f:
  f.writelines(result);

打开 jartto.txt 文件，将上一步读取到的 result 结果，写入其中。

从头到尾我们貌似做了无用功，但是你却对文件读写操作有了整体的认识。我们继续，是时候解开 Python 中 Open() 函数的面纱了！

三、函数语法

要真正理解 Open 方法，我们需要做一些功课：

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open(name[, mode[, buffering]])

参数说明：

  • name: 一个包含了你要访问的文件名称的字符串值。
  • mode: mode 决定了打开文件的模式：只读，写入，追加等。所有可取值见如下的完全列表。这个参数是非强制的，默认文件访问模式为只读(r)。
  • buffering: 如果 buffering 的值被设为 0，就不会有寄存。如果 buffering 的值取 1，访问文件时会寄存行。如果将 buffering 的值设为大于 1 的整数，表明了这就是的寄存区的缓冲大小。如果取负值，寄存区的缓冲大小则为系统默认。

关于 mode 这里多说一句：最常用的模式可能是 r 和 w

参数说明：

  • r: 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。
  • 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。
  • r+: 打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
  • 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。
  • w: 打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
  • 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打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
  • w+: 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
  • 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打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。

name 和 mode 都不难理解，上文示例已经应用到了，那 buffering 是什么鬼？

四、关于 Buffering

官方解释如下：
The optional buffering argument specifies the file’s desired buffer size: 0 means unbuffered, 1 means line buffered, any other positive value means use a buffer of (approximately) that size. A negative buffering means to use the system default, which is usually line buffered for tty devices and fully buffered for other files. If omitted, the system default is used.

  • 若 Buffering 为 0 或 False ，没有缓冲区；

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    import sys

    f = open(r'{}/jartto.txt'.format(sys.path[0]), 'w', False)
    f.write('Jartto\'s blog')

    去 jartto.txt 文件查看，字符串已被写入文件。

  • 若为 1 或 True 有缓冲区；

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    f = open(r'{}/jartto.txt'.format(sys.path[0]), 'w', True) 
    f.write('Jartto\'s blog')

    若缓冲区满了则自动写入文件 jartto.txt 中，否则需要 f.flush() 或 f.close(),才能写入 jartto.txt 文件；

  • 若为其他正数则表示缓冲区大小； 

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    f = open(r'{}/jartto.txt'.format(sys.path[0]), 'w', 20)

    有缓冲区，缓冲区大小 20 字节。当写入字符串少于 20 字节时，先写入缓冲区，需要 flush() 或 close(),才能写入 jartto.txt 文件；
    当字符串不少于 20 字节时，先写入缓冲区，若缓冲区满了，则自动写入 jartto.txt 文件，依次类推，最后缓冲区中的内容需 f.flush 或 f.close() ,才能写入 jartto.txt 文件；

  • 若为负数，则使用默认缓冲区大小； 

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    f = open(r'{}/jartto.txt'.format(sys.path[0]), 'w', -1) 
    f.write('Jartto\'s blog')

    先写入缓冲区，若缓冲区满了则自动写入文件 jartto.txt 中，否则需要 f.flush() 或 f.close() 才能写入文件。

这里有个问题，为什么要写入缓冲区，Buffering 是不是可有可无？

在网上查到一个关于缓冲区作用的描述：
FileInputStream/FileOutputStream 每次调用 read()/write() 都会触发一个 IO 操作。
BufferedInputStream/BufferedOutputSteam 调用 read()/write() 并不会每次都触发一个 IO 操作，只是写到内部的buffer里面，而只有内部的 buffer 满了或者调用 flush() 才会触发 IO 操作。

IO 操作越少，性能越好。

操作系统不仅会将硬盘上的文件读到内存作为缓存使用，也会在内存开辟另外一段空间给内存的数据做缓存处理。意义何在？

为了管理，也为了效率。

  • 内存与内存之间的数据交换，比内存与硬盘之间的数据交换速率高了两个数量级。
  • 当内存上的某个进程需要数据的时候，如果内存缓存有匹配的数据，则直接在缓存区取，如果没有，再去硬盘上读。（写也同理）
  • 代码需要进行频繁的IO操作时，意义就体现出来了。

扩展阅读：

五、File 对象方法

Open() 函数从来都不是单用的，它与文件操作密不可分，所以请不要离开，再了解一下 File 对象方法？

  • file.read([size]) size未指定则返回整个文件,如果文件大小>2倍内存则有问题.f.read()读到文件尾时返回””(空字串)
  • file.readline() 返回一行
  • file.readlines([size]) 返回包含size行的列表,size 未指定则返回全部行
  • for line in f: print line #通过迭代器访问
  • f.write(“hello\n”) #如果要写入字符串以外的数据,先将他转换为字符串.
  • f.tell() 返回一个整数,表示当前文件指针的位置(就是到文件头的比特数).
  • f.seek(偏移量,[起始位置]) 用来移动文件指针.
    • 偏移量:单位:比特,可正可负
    • 起始位置:0-文件头,默认值;1-当前位置;2-文件尾
  • f.close() 关闭文件

六、file() 与 open()

两者都能够打开文件，对文件进行操作，也具有相似的用法和参数。但是，这两种文件打开方式却有着本质的区别：

  • file 为文件类，用 file() 来打开文件，相当于这是在构造文件类
  • 用 open() 打开文件，是用 python 的内建函数来操作

又到了留下线索的时候了，下一篇：Python 笔记4 - OS 与 Sys 模块