Python3 文件操作（十六）

一 文件操作

1.介紹

電腦系統分為：電腦硬體，操作系統，應用程式三部分。

我們用python或其他語言編寫的應用程式若想要把數據永久保存下來，必須要保存於硬碟中，這就涉及到應用程式要操作硬體，眾所周知，應用程式是無法直接操作硬體的，這就用到了操作系統。操作系統把複雜的硬體操作封裝成簡單的介面給用戶/應用程式使用，其中文件就是操作系統提供給應用程式來操作硬碟虛擬概念，用戶或應用程式通過操作文件，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碟的細節，只需要關註操作文件的流程：

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

2. 在python中

1 #1. 打開文件，得到文件句柄並賦值給一個變數
2 f=open('a.txt','r',encoding='utf-8') #預設打開模式就為r
3 
4 #2. 通過句柄對文件進行操作
5 data=f.read()
6 
7 #3. 關閉文件
8 f.close()

3. f=open('a.txt','r')的過程分析

#1、由應用程式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式

#3、應用程式將文件句柄賦值給變數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+應用程式的變數。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 #回收應用程式級的變數

其中del f一定要發生在f.close()之後，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，在操作完畢文件後，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，那麼如果我們沒有為open指定編碼，那麼打開文件的預設編碼很明顯是操作系統說了算了，操作系統會用自己的預設編碼去打開文件，在windows下是gbk，在linux下是utf-8。
若要保證不亂碼，文件以什麼方式存的，就要以什麼方式打開。

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：

#1. 打開文件的模式有(預設為文本模式)：
r ，只讀模式【預設模式，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"表示以位元組的方式操作（而所有文件也都是以位元組的形式存儲的，使用這種模式無需考慮文本文件的字元編碼、圖片文件的jgp格式、視頻文件的avi格式）
rb 
wb
ab
註：以b方式打開時，讀取到的內容是位元組類型，寫入時也需要提供位元組類型，不能指定編碼

#3. 瞭解部分
"+" 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

 1 #掌握
 2 f.read() #讀取所有內容,游標移動到文件末尾
 3 f.readline() #讀取一行內容,游標移動到第二行首部
 4 f.readlines() #讀取每一行內容,存放於列表中
 5 
 6 f.write('1111\n222\n') #針對文本模式的寫,需要自己寫換行符
 7 f.write('1111\n222\n'.encode('utf-8')) #針對b模式的寫,需要自己寫換行符
 8 f.writelines(['333\n','444\n']) #文件模式
 9 f.writelines([bytes('333\n',encoding='utf-8'),'444\n'.encode('utf-8')]) #b模式
10 
11 #瞭解
12 f.readable() #文件是否可讀
13 f.writable() #文件是否可讀
14 f.closed #文件是否關閉
15 f.encoding #如果文件打開模式為b,則沒有該屬性
16 f.flush() #立刻將文件內容從記憶體刷到硬碟
17 f.name

四 文件內游標移動

1: read(3)：

　　(1. 文件打開方式為文本模式時，代表讀取3個字元

　　(2. 文件打開方式為b模式時，代表讀取3個位元組

2: 其餘的文件內游標移動都是以位元組為單位如seek，tell，truncate

註意：

　　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

 1 import time
 2 with open('test.txt','rb') as f:
 3     f.seek(0,2)
 4     while True:
 5         line=f.readline()
 6         if line:
 7             print(line.decode('utf-8'))
 8         else:
 9             time.sleep(0.2)
10 
11 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碟上的，因而只存在覆蓋、不存在修改這麼一說，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：將硬碟存放的該文件的內容全部載入到記憶體，在記憶體中是可以修改的，修改完畢後，再由記憶體覆蓋到硬碟（word，vim，nodpad++等編輯器）

1 with open('a.txt') as read_f,open('.a.txt.swap','w') as write_f:
2     data=read_f.read() #全部讀入記憶體,如果文件很大,會很卡
3     data=data.replace('alex','SB') #在記憶體中完成修改
4 
5     write_f.write(data) #一次性寫入新文件
6 
7 os.remove('a.txt')
8 os.rename('.a.txt.swap','a.txt') 

 方式二：將硬碟存放的該文件的內容一行一行地讀入記憶體，修改完畢就寫入新文件，最後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