本节内容：
I/O操纵概述
文件读写完成道理与操纵步骤
文件翻开情势
Python文件操纵步骤示例
Python文件读取相干要领
文件读写与字符编码
一、I/O操纵概述
I/O在盘算机中是指Input/Output，也就是Stream(流)的输入和输出。这里的输入和输出是相关于内存来讲的，Input Stream（输入流）是指数据从外（磁盘、收集）流进内存，Output Stream是数据从内存流出到表面（磁盘、收集）。顺序运行时，数据都是在内存中驻留，由CPU这个超快的盘算中心来实行，涉及到数据交换的处所（一般是磁盘、收集操纵）就须要IO接口。
那末这个IO接口是由谁供应呢？高等编程言语中的IO操纵是如何完成的呢？
操纵体系是个通用的软件顺序，其通用目标以下：
硬件驱动
历程治理
内存治理
收集治理
平安治理
I/O治理
操纵体系屏障了底层硬件，向上供应通用接口。因而，操纵I/O的才能是由操纵体系的供应的，每一种编程言语都邑把操纵体系供应的初级C接口封装起来供开辟者运用，Python也不破例。
二、文件读写完成道理与操纵步骤
1. 文件读写完成道理
文件读写就是一种罕见的IO操纵。那末依据上面的形貌，能够揣摸python也应当封装操纵体系的底层接口，直接供应了文件读写相干的操纵要领。事实上，也确切云云，而且Java、PHP等其他言语也是。
那末我们要操纵的对象是什么呢？我们又如何猎取要操纵的对象呢？
由于操纵I/O的才能是由操纵体系供应的，且当代操纵体系不许可一般顺序直接操纵磁盘，所以读写文件时须要要求操纵体系翻开一个对象（一般被称为文件形貌符--file descriptor, 简称fd），这就是我们在顺序中要操纵的文件对象。
一般高等编程言语中会供应一个内置的函数，经由历程吸收"文件途径"以及“文件翻开情势”等参数来翻开一个文件对象，并返回该文件对象的文件形貌符。因而经由历程这个函数我们就能够猎取要操纵的文件对象了。这个内置函数在Python中叫open(), 在PHP中叫fopen(),
2. 文件读写操纵步骤
差异的编程言语读写文件的操纵步骤大致都是一样的，都分为以下几个步骤：
1）翻开文件，猎取文件形貌符2）操纵文件形貌符--读/写3）封闭文件
只是差异的编程言语供应的读写文件的api是不一样的，有些供应的功用比较丰富，有些比较大略。
须要注重的是：文件读写操纵完成后，应当实时封闭。一方面，文件对象会占用操纵体系的资本；别的一方面，操纵体系对同一时间能翻开的文件形貌符的数目是有限定的，在Linux操纵体系上能够经由历程ulimit -n 来检察这个显现数目。假如不实时封闭文件，还能够会形成数据丧失。由于我将数据写入文件时，操纵体系不会马上把数据写入磁盘，而是先把数据放到内存缓冲区异步写入磁盘。当挪用close要领时，操纵体系会保证把没有写入磁盘的数据悉数写到磁盘上，不然能够会丧失数据。
三、文件翻开情势
我们先来看下在Python、PHP和C言语中翻开文件的函数定义
Python
# Python2open(name[, mode[, buffering]])# Python3open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)
PHP
resource fopen ( string $filename , string $mode [, bool $use_include_path = false [, resource $context ]] )
C言语
int open(const char * pathname, int flags);
会发明以上3种编程言语内置的翻开文件的要领吸收的参数中，除了都包含一个“文件途径称号”，还会包含一个mode参数（C言语的open函数中的flags参数作用类似）。这么mode参数定义的是翻开文件时的情势，罕见的文件翻开情势有：只读、只写、可读可写、只追加。差异的编程言语中对文件翻开情势的定义有些细小的差异，我们来看下Python中的文件翻开情势有哪些。
| 文件翻开情势 | 形貌 |
|---|---|
| r | 以只读情势翻开文件，并将文件指针指向文件头；假如文件不存在会报错 |
| w | 以只写情势翻开文件，并将文件指针指向文件头；假如文件存在则将其内容清空，假如文件不存在则建立 |
| a | 以只追加可写情势翻开文件，并将文件指针指向文件尾部；假如文件不存在则建立 |
| r+ | 在r的基础上增加了可写功用 |
| w+ | 在w的基础上增加了可读功用 |
| a+ | 在a的基础上增加了可读功用 |
| b | 读写二进制文件（默许是t，示意文本），须要与上面几种情势搭配运用，如ab，wb, ab, ab+（POSIX体系，包含Linux都邑疏忽该字符） |
思索1： r+、w+和a+都能够完成对文件的读写，那末他们有什么区别呢？
r+会掩盖当前文件指针地点位置的字符，如本来文件内容是"Hello，World"，翻开文件后写入"hi"则文件内容会变成"hillo, World"
w+与r+的差异是，w+在翻开文件时就会先将文件内容清空，不晓得它有什么用
a+与r+的差异是，a+只能写到文件末端（不管当前文件指针在那里）
思索2： 为何要定义这些情势呢？为何不能像我们用word翻开一篇文档一样既能够读，又能够写，还可修正呢？
关于这个题目，我查了许多材料，也没找到很威望的申明。在跟偕行朋侪交换历程当中，发明人人重要有两种看法：
跟平安有关，有这类看法的大部份是做运维的朋侪，他们以为这就像linux上的rwx（读、写、实行）权限。
跟操纵体系内核治理I/O的机制有关，有这类看法的大部份是做C开辟的，特别是与内核相干的开辟人员。为了进步读写速率，要写入磁盘的数据会先放进内存缓冲区，以后再回写。由于能够会同时翻开许多文件，当要回写数据时，须要遍历以翻开的文件推断是不是须要回写。他们以为假如翻开文件时指定了读写情势，那末须要回写时，只要去查找以“可写情势”翻开的文件就能够了。
四、Python文件操纵步骤示例
我们来读取如许一个文本文件：song.txt，该文件的字符编码为utf-8。
渐渐那年我们 终究说了几遍 再会以后再迁延 惋惜谁有没有 爱过不是一场 七情上面的雄辩 渐渐那年我们 一时急忙撂下 难以承受的信誉 只要等他人兑现
1. 菜鸟完成（只是完成功用）：
Python3完成：
# 第一步：（以只读情势）翻开文件f = open('song.txt', 'r', encoding='utf-8')# 第二步：读取文件内容print(f.read())# 第三步：封闭文件f.close()
这里说下Python2的完成
# 第一步：（以只读情势）翻开文件f = open('song.txt', 'r')# 第二步：读取文件内容print(f.read().decode('utf-8'))# 第三步：封闭文件f.close()
申明：
Python3中已内置对Unicode的支撑，字符串str已是真正的Unicode字符串。也就是说Python3中的文件读取要领已自动完成了解码处置惩罚，因而无需再手动举行解码，能够直接将读取的文件中的内容举行打印；Python2中的字符串str是字节串，读取文件获得的也是字节串，在打印之前应当手动将其解码成Unicode字符串。关于这部份的申明，能够参考之前这篇文章<<再谈Python中的字符串与字符编码>>。
2. 中级完成
在完成基本功用的前提下，斟酌一些能够的不测要素。由于文件读写时都有能够发作IO毛病（IOError），一旦失足，背面包含f.close()在内的一切代码都不会实行了。因而我们要保证文件不管如何都能被封闭。那末能够用try...finally来完成，这实际上就是try...except..finally的简化版（我们只用Python3来举行示例演示）：
f = ''try:
f = open('song.txt', 'r', encoding='utf-8') print(f.read())
num = 10 / 0finally: print('>>>>>>finally') if f:
f.close()
输出效果：
渐渐那年我们 终究说了几遍 再会以后再迁延 惋惜谁有没有 爱过不是一场 七情上面的雄辩 渐渐那年我们 一时急忙撂下 难以承受的信誉 只要等他人兑现>>>>>>finally Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 4, in <module>ZeroDivisionError: division by zero
输出效果申明，只管with代码块中涌现了非常，然则”>>>>>>finally“ 信息照样被打印了，申明finally代码块被实行，即文件封闭操纵被实行。然则效果中毛病信息照样被输出了，因而照样发起用一个完成的try...except...finally语句对非常信息举行捕捉和处置惩罚。
3. 最好实践
为了防止遗忘或许为了防止每次都要手动封闭文件，我们能够运用with语句（一种语法糖，语法糖语句一般是为了简化某些操纵而设想的）。with语句会在其代码块实行终了以后自动封闭文件。因而我们能够如许来改写上面的顺序：
with open('song.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: print(f.read())print(f.closed)
输出效果：
渐渐那年我们 终究说了几遍 再会以后再迁延惋惜谁有没有 爱过不是一场 七情上面的雄辩渐渐那年我们 一时急忙撂下 难以承受的信誉只要等他人兑现True
是不是是变得简介多了，代码构造也比较清楚了。with以后打印的f.closed属性值为True，申明文件确切被封闭了。
思索:
with语句会帮我们自动处置惩罚非常信息吗？
要回答这个题目就要提到“上下文治理器” 和 with语句的事情流程。
with语句不单单议能够用于文件操纵，它实际上是一个很通用的构造，许可运用所谓的上下文治理器（context manager）。上下文治理器是一种支撑__enter__()和__exit__()这两个要领的对象。__enter__()要领不带任何参数，它在进入with语句块的时刻被挪用，该要领的返回值会被赋值给as关键字以后的变量。__exit__()要领带有3个参数：type（非常范例）, value（非常信息）, trace（非常栈），当with语句的代码块实行终了或实行历程当中由于非常而被停止都邑挪用__exit__()要领。一般退出时该要领的3个参数都为None，非常退出时该要领的3个参数会被离别赋值。假如__exit__()要领返回值（真值测试效果）为True则示意非常已被处置惩罚，敕令实行效果中就不会抛出非常信息了；反之，假如__exit__()要领返回值（真值测试效果）为False，则示意非常没有被处置惩罚并且会向外抛出该非常。
如今我们应当邃晓了，非常信息会不会被处置惩罚是由with后的语句返回对象的__exit__()要领决议的。文件能够被用作上下文治理器。它的__enter__要领返回文件对象自身，__exit__要领会封闭文件并返回None。我们看下file类中关于这两个要领的完成：
def __enter__(self): # real signature unknown; restored from __doc__
""" __enter__() -> self. """
return self
def __exit__(self, *excinfo): # real signature unknown; restored from __doc__
""" __exit__(*excinfo) -> None. Closes the file. """
pass
可见，file类的__exit__()要领的返回值为None，None的真值测试效果为False，因而用于文件读写的with语句代码块中的非常信息照样会被抛出来，须要我们本身去捕捉并处置惩罚。
with open('song.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: print(f.read()) num = 10 / 0
输出效果：
渐渐那年我们 终究说了几遍 再会以后再迁延 惋惜谁有没有 爱过不是一场 七情上面的雄辩 渐渐那年我们 一时急忙撂下 难以承受的信誉 只要等他人兑现 Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 3, in <module> ZeroDivisionError: division by zero
注重： 上面所说的__exit__()要领返回值（真值测试效果）为True则示意非常已被处置惩罚，指的是with代码块中涌现的非常。它关于with关键字以后的代码中涌现的非常是不起作用的，由于还没有进入上下文治理器就已发作非常了。因而，不管如何，照样发起在必要的时刻在with语句表面套上一层try...except来捕捉和处置惩罚非常。
有关“上下文治理器”这个壮大且高等的特征的更多信息，请参看Python参考手册中的上下文治理器部份。或许能够在Python库参考中检察上下文治理器和contextlib部份。
五、Python文件读取相干要领
我们晓得，对文件的读取操纵须要将文件中的数据加载到内存中，而上面所用到的read()要领会一次性把文件中一切的内容悉数加载到内存中。这显著是不合理的，当碰到一个几个G的的文件时，必然会耗光机械的内存。这里我们来引见下Python中读取文件的相干要领：
| 要领 | 形貌 |
|---|---|
| read() | 一次读取文件一切内容，返回一个str |
| read(size) | 每次最多读取指定长度的内容，返回一个str；在Python2中size指定的是字节长度，在Python3中size指定的是字符长度 |
| readlines() | 一次读取文件一切内容，按行返回一个list |
| readline() | 每次只读取一行内容 |
另外，还要两个与文件指针位置相干的要领
| 要领 | 形貌 |
|---|---|
| seek(n) | 将文件指针移动到指定字节的位置 |
| tell() | 猎取当前文件指针地点字节位置 |
下面来看下操纵实例
1. 读取指定长度的内容
Python2
with open('song.txt', 'r') as f: print(f.read(12).decode('utf-8'))
输出效果：
渐渐那年
效果申明：Python2中read(size)要领的size参数指定的要读取的字节数，而song.txt文件是UTF-8编码的内容，一个汉字占3个字节，因而12个字节刚好是4个汉字。
Python3
with open('song.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: print(f.read(12))
输出效果：
渐渐那年我们 终究说
效果申明：Python3中read(size)要领的size参数指定的要读取的字符数，这与文件的字符编码无关，就是返回12个字符。
2. 读取文件中的一行内容
Python2
with open('song.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: print(f.readline())
Python3
with open('song.txt', 'r') as f: print(f.readline().decode('utf-8'))
输出效果都一样：
渐渐那年我们 终究说了几遍 再会以后再迁延
3. 遍历打印一个文件中的每一行
这里我们只以Python3来举行实例操纵，Python2仅仅是须要在读取到内容后举行手动解码罢了，上面已有示例。
体式格局一：先一次性读取一切行到内存，然后再遍历打印
with open('song.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: for line in f.readlines():
print(line)
输出效果：
渐渐那年我们 终究说了几遍 再会以后再迁延 惋惜谁有没有 爱过不是一场 七情上面的雄辩 渐渐那年我们 一时急忙撂下 难以承受的信誉 只要等他人兑现
这类体式格局的瑕玷与read()要领是一样的，都是会斲丧大批的内存空间。
体式格局二：经由历程迭代器一行一行的读取并打印
with open('song.txt', 'r', encoding='utf-8', newline='') as f:
for line in f:
print(line)
输出效果：
渐渐那年我们 终究说了几遍 再会以后再迁延 惋惜谁有没有 爱过不是一场 七情上面的雄辩 渐渐那年我们 一时急忙撂下 难以承受的信誉 只要等他人兑现
别的，发明上面的输出效果中行与行之间多了一个空行。这是由于文件每一行的默许都有换行符，而print()要领也会输出换行，因而就多了一个空行。去掉空行也比较简单：能够用line.rstrip()去除字符串右侧的换行符，也能够经由历程print(line, end='')防止print要领形成的换行。
file类的其他要领：
| 要领 | 形貌 |
|---|---|
| flush() | 革新缓冲区数据，将缓冲区中的数据马上写入文件 |
| next() | 返回文件下一行，这个要领也是file对象实例能够被当作迭代器运用的缘由 |
| truncate([size]) | 截取文件中指定字节数的内容，并掩盖保留到文件中，假如不指定size参数则文件将被清空; Python2无返回值，Python3返回新文件的内容字节数 |
| write(str) | 将字符串写入文件，没有返回值 |
| writelines(sequence) | 向文件写入一个字符串或一个字符串列表，假如字符串列表中的元素须要换行要本身到场换行符 |
| fileno() | 返回一个整型的文件形貌符，能够用于一些底层IO操纵上（如，os模块的read要领） |
| isatty() | 推断文件是不是被连接到一个假造终端，是则返回True，不然返回False |
六、文件读写与字符编码
前面已写过一篇引见Python中字符编码的相干文件<<再谈Python中的字符串与字符编码>> 内里花了很大的篇幅引见Python中字符串与字符编码的关联以及转换历程。个中谈到过两个指定的字符编码的处所，及其作用：
PyCharm等IDE开辟工具指定的项目工程和文件的字符编码： 它的重要作用是通知Pycharm等IDE开辟工具保留文件时应当将字符转换为如何的字节示意情势，以及翻开并展现文件内容时应当以什么字符编码将字节码转换为人类可辨认的字符。
Python源代码文件头部指定的字符编码，如
*-* coding:utf-8 -*-： 它的重要作用是通知Python诠释器当前python代码文件保留时所运用的字符编码，Python诠释器在实行代码之前，须要先从磁盘读取该代码文件中的字节然后经由历程这里指定的字符编码将其解码为unicode字符。Python诠释器实行Python代码的历程与IDE开辟工具是没有什么关联性的。
那末这里为何又要谈起字符编码的题目呢？
或许换个问法，既然从上面已指定了字符编码，为何对文件举行读写时还要指定字符编码呢？夙昔面的形貌能够看出：上面两个处所指定的是Python代码文件的字符编码，是给Python诠释器和Pycharm等顺序软件用的；而被读写文件的字符编码与Python代码文件的字符编码没有必然联系，读写文件时指定的字符编码是给我们写的顺序软件用的。这是差异的主体和历程，愿望我申邃晓了。
读写文件时如何指定字符编码呢？
上面诠释了读写文件为何要指定字符编码，这里要说下如何指定字符编码（实在这里重要议论是读取外部数据时的情况）。这个题目实在在上面的文件读取示例中已运用过了，这里我们再细致的说一下。
起首，再次看一下Python2和Python3中open函数的定义：
# Python2open(name[, mode[, buffering]])# Python3open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)
能够看到，Python3的open函数中多了几个参数，个中包含一个encoding参数。是的，这个encoding就是用来指定被操纵文件的字符编码的。
# 读操纵with open('song.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
print(f.read())# 写操纵with open('song.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
print(f.write('你好'))
那末Python2中如何指定呢？Python2中的对文件的read和write操纵都是字节，也就说Python2中文件的read相干要领读取的是字节串（假如包含中文字符，会发明len()要领的效果不等于读取到的字符个数，而是字节数）。假如我们要获得 准确的字符串，须要手动将读取到的效果decode（解码）为字符串；相反，要以特定的字符编码保留要写入的数据时，须要手动encode（编码）为字节串。这个encode()和decode()函数能够吸收一个字符编码参数。Python3中read和write操纵的都是字符串，实际上是Python诠释器帮我们自动完成了写入时的encode（编码）和读取时的decode（解码）操纵，因而我们只须要在翻开文件(open函数)时指定字符编码就能够了。
# 读操纵with open('song.txt', 'r') as f:
print(f.read().decode('utf-8'))
# 写操纵with open('song2.txt', 'w') as f:
# f.write(u'你好'.encode('utf-8'))
# f.write('你好'.decode('utf-8').encode('utf-8'))
f.write('你好')
文件读写时有没有默许编码呢？
Python3中open函数的encoding参数显然是能够不指定的，这时刻就会用一个“默许字符编码”。
看下Python3中open函数文档对encoding参数的申明：
encoding is the name of the encoding used to decode or encode thefile. This should only be used in text mode. The default encoding isplatform dependent, but any encoding supported by Python can be passed. See the codecs module for the list of supported encodings.
也就是说，encoding参数的默许值是与平台有关的，比方Window上默许字符编码为GBK，Linux上默许字符编码为UTF-8。
而关于Python2来讲，在举行文件写操纵时，字节会被直接保留；在举行文件读操纵时，假如不手动举行来decode操纵天然也就用不着默许字符编码了。然则这时刻在差异的字符终端打印的时刻，会用当前平台的字符编码自动将字节解码为字符，此时能够会涌现乱码。如song.txt文件时UTF-8编码的，在windows（字符编码为GBK）的敕令行终端举行以下操纵就会涌现乱码：
>>> with open('song.txt', 'r') as f:
... print(f.read())
...
鍖嗗寙閭ｅ勾鎴戜滑 绌剁珶璇翠簡鍑犻亶 鍐嶈涔嬪悗鍐嶆嫋寤?
鍙儨璋佹湁娌℃湁 鐖辫繃涓嶆槸涓€鍦?涓冩儏涓婇潰鐨勯泟杈?
鍖嗗寙閭ｅ勾鎴戜滑 涓€鏃跺寙蹇欐拏涓?闅句互鎵垮彈鐨勮瑷€
鍙湁绛夊埆浜哄厬鐜
我们应当尽量的猎取被操纵文件的字符编码，并明白指定encoding参数的值。
相干教程引荐：Python视频教程
以上就是python怎样读写文件操纵的细致内容，更多请关注ki4网别的相干文章！
