文件讀寫

[Teddy參與者]

轉載自廖雪峰的官方網站

讀寫檔是最常見的IO操作。Python內置了讀寫檔的函數，用法和C是相容的。
讀寫檔前，我們先必須瞭解一下，在磁片上讀寫檔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片，所以，讀寫檔就是請求作業系統打開一個檔物件（通常稱為檔描述符），然後，通過作業系統提供的介面從這個檔物件中讀取資料（讀檔），或者把資料寫入這個檔物件（寫檔）。
讀文件
要以讀檔的模式打開一個檔物件，使用Python內置的open()函數，傳入檔案名和標示符：
>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'r')
標示符’r’表示讀，這樣，我們就成功地打開了一個檔。
如果檔不存在，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'

如果檔打開成功，接下來，調用read()方法可以一次讀取檔的全部內容，Python把內容讀到記憶體，用一個str物件表示：

>>> f.read()
'Hello, world!'

最後一步是調用close()方法關閉檔。檔使用完畢後必須關閉，因為檔物件會佔用作業系統的資源，並且作業系統同一時間能打開的檔數量也是有限的：
>>> f.close()
由於檔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，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()會一次性讀取檔的全部內容，如果檔有10G，記憶體就爆了，所以，要保險起見，可以反復調用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。
如果檔很小，read()一次性讀取最方便；如果不能確定檔大小，反復調用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()方法的物件，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就是在記憶體中創建的file-like Object，常用作臨時緩衝。
二進位檔案
前面講的默認都是讀取文字檔，並且是UTF-8編碼的文字檔。要讀取二進位檔案，比如圖片、視頻等等，用’rb’模式打開檔即可：

>>> 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：

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

遇到有些編碼不規範的檔，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')
寫文件
寫檔和讀檔是一樣的，唯一區別是調用open()函數時，傳入識別字’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()

你可以反復調用write()來寫入檔，但是務必要調用f.close()來關閉文件。當我們寫檔時，作業系統往往不會立刻把資料寫入磁片，而是放到記憶體緩存起來，空閒的時候再慢慢寫入。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片。忘記調用close()的後果是資料可能只寫了一部分到磁片，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。

小結
在Python中，檔讀寫是通過open()函數打開的檔物件完成的。使用with語句操作檔IO是個好習慣。

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