文件对象 、 函数基础 、 模块基础

文件读写操作

在 Linux 系统中万物皆文件，所以我们不可避免的要和文件打交道，我们会常常对文件进行读和写的操作。例如：

cat /etc/password  # 读文件
vim /etc/password  # 读写文件
echo test > /tmp/abc.txt  # 覆盖写文件
echo text >> /tmp/abc.txt  # 追加写文件

而以上内容我们都是对文本文件进行读写，计算机中也存在对二进制文件的读写操作，那用 Python 如何实现呢？

文件的打开方法—open内建函数

不管是读文件还是写文件，我们第一步都是要将文件打开。

作为打开文件之门的“钥匙”，内建函数 open() 提供了初始化输入/输出（I/O）操作的通用接口，成功打开文件后时候会返回一个文件对象，否则引发一个错误。

基本语法

要以任何方式使用文件——哪怕仅仅是打印其内容，都得先打开打文件，这样才能访问它。

参数介绍

**file_name：**表示我们要打开文件的路径

**mode：**以怎样的方式打开文件

**file_object：**文件操作对象，我们后续对文件的所有读写操作都需要通过这个对象，而不是直接操作文件中的数据。

文件读操作

要使用文本文件中的信息，首先需要将信息读取到内存中。为此，我们可以一次性读取文件的全部内容，也可以以每次一行的方式逐步读取。

read 方法 —— 读取文件

• open 函数的第一个参数是要打开的文件名（文件名区分大小写）

• 如果文件 存在，返回 文件操作对象

• 如果文件 不存在，会 抛出异常

• read 方法可以一次性 读入 并 返回 文件的 所有内容

• close 方法负责 关闭文件

• 如果 忘记关闭文件，会造成系统资源消耗，而且会影响到后续对文件的访问

• 注意：read 方法执行后，会把 文件指针 移动到 文件的末尾

import sys
# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
file = open("文件路径", "r")
# 2. 读取
text = file.read()  # 一次性将文件中的内容全部读取出来
print(text)  # 将读取到的内容打印再控制台上
# 3. 关闭
file.close()

文件指针

• 文件指针 标记 从哪个位置开始读取数据

• 第一次打开 文件时，通常 文件指针会指向文件的开始位置

• 当执行了 read 方法后，文件指针 会移动到 读取内容的末尾

• 默认情况下会移动到 文件末尾

• 重新打开文件时，文件指针 重新指向文件的最 开始位置

图例

思考

• 如果执行了一次 read 方法，读取了所有内容，那么再次调用 read 方法，还能够获得到内容吗？

答案

• 不能，因为第一次读取之后，文件指针移动到了文件末尾，再次调用不会读取到任何的内容

练习：读取指定个数个字符

# 以 r 的方式读取 /etc/passwd，首先读取10个字节后带引，再次读取20个字节后打印，之后读取文件所有内容后打印

readline 方法 —— 按行读取

• read 方法默认会把文件的 所有内容 一次性读取到内存

• 如果文件太大，对内存的占用会非常严重

• readline 方法可以一次读取一行内容

• 方法执行后，会把 文件指针 移动到下一行，准备再次读取

案例：读取大文件的正确姿势

import sys
# 打开文件
file = open("文件路径", "r")
while True:
    # 读取一行内容
    text = file.readline()
    # 判断是否读到内容
    if not text:
        break
    # 每读取一行的末尾已经有了一个 \n
    print(text, end="")
# 关闭文件
file.close()

readlines 方法

readlines() 方法读取所有（剩余的）行然后把它们作为一个 字符串列表 返回

文件迭代

• 如果需要逐行处理文件，可以结合 for 循环迭代文件

• 迭代文件的方法与处理其他序列类型的数据类似

f = open("/tmp/passwd")
for line in f:  # 相当于 for line in f.readlines():
    print(line, end=" ")

案例

# cp /usr/bin/ls /tmp/
f = open("/tmp/ls", "rb")
# 读取10个字节，python会自动将二进制数转换成16进制，以字节的大小进行读取
f.read(10)
# 硬盘格式化时，数据的最小单位为4k，所以建议一次读取音频等数据大小为4096(4k),或者是4k的倍数
r.read(4096)
f.close()

文件写操作

write 方法 —— 写文件

• write() 内建方法功能与 read() 和 readline() 相反

• 它把含有 文本数据 或 二进制数据块 的字符串写入到文件中去

• 写入文件时，不会自动添加行结束标志，需要程序员手工输入，返回写入的字节数

案例 1：文件写操作

# 以写的方式打开文件，如果文件不存在，则会创建；如果文件存在，即清空文件
f = open("./a.txt", "w")
f.write("Hello World!\n")
f.close()

案例 2：刷新内存空间

# 终端执行
>>> f.open('./b.txt', "w")
>>> f.write('hello world!\n')
13
(mypy) [root@localhost xxx]# cat /tmp/passwd  # 验证，没数据
# 数据写入文件的方法：
    #1) f.close()关闭文件; 2) f.flush()刷新内存空间；
>>> f.flush()
(mypy) [root@localhost xxx]# cat ./b.txt # 验证，数据写入成功

练习 1：将下列内容写到一个Python文件中之后运行该Python文件

num01 = int(input("num01: "))
num02 = int(input("num02: "))
res = num01 + num02
print('res: ' + str(res))

writelines 方法

• 和 readlines() 一样，writelines() 方法是针对 列表 的操作

• 它接受一个 字符串列表 作为参数，将他们写入文件

• 行结束符并不会被自动加入，所以如果需要的话，必须再调用 writelines() 前给每行结尾加上行结束符

案例 3：writelines

f = open("./d.txt", "w")
f.writelines(['1st line.\n', '2nd line.\n','3rd line.\n'])
f.close()

图例：

with 子句

• with语句 是用来简化代码的

• 在将打开文件的操作放在 with 语句中，代码块结束后，文件将自动关闭

• 读写文件的逻辑没有变化，变得只是 写法

案例 4：with

with open('/tmp/passwd') as f:
    f.readline()

文件内移动

• **seek(offset[, whence])：**移动文件指针到不同的位置

• offset 是相对于某个位置的偏移量

• whence 的值，0 表示文件 开头，1 表示 当前位置，2 表示文件的结尾

• **tell()：**返回当前文件指针的位置

案例 5：文件内移动

1、以只读文本文件 r 的方式，打开文件

>>> f = open("./d.txt")
>>> f.tell()  # 通过tell()查看当前在文件中的位置，起始位置
0
>>> f.seek(6, 0)  # 从初始位置0,移动指针6个字节的长度
6
>>> f.read(5)  # 读取指针后的五个字节，以字符方式读取
'ne.\n2'
>>> f.close()

2、只读字节的方式 rb，打开文件

>>> f = open("./d.txt", "rb")
>>> f.tell()
0
>>> f.seek(6, 0)
6
>>> f.read(5)
b'ne.\r\n'
>>> f.seek(3, 1)  # 从当前位置1，移动指针3个字节的长度
14
>>> f.read(3)
b' li'
>>> f.close()

总结

读取，写入数据，常用的选择方式

• 读取数据时，如果是 文本文件，常采用 for 循环 遍历；

• 读取数据时，如果是非文件文件(视频，音频等)，采用 read()，一次读取 4096(4k)，或者是4096的倍数；

• 写入数据时，采用 write() 方法

练习

# 模拟 cp 操作

# 1. 创建 cp.py 文件

# 2. 将 /bin/ls   "拷贝" 到/tmp 目录下

# 3. 不要修改原始文件

版本一

# 创建两个对象变量，f1为原文件；f2 为要写入数据的目标文件
# 因为是二进制文件，以字节的方式进行读写
f1 = open('/usr/bin/ls', 'rb')
f2 = open('/tmp/list', 'wb')
# 从用f1从原文件 /usr/bin/ls 中读取数据，并将数据存储在变量data中
# f2将变量data中的内容，写入到目标文件/tmp/list中
data = f1.read()
f2.write(data)
#关闭文件f1和文件f2
f1.close()
f2.close()

查看原文件和目标文件的md5值，是否相等

(mypy) [root@localhost xxx]# md5sum /tmp/ls /tmp/list

版本二：优化

# 创建两个变量，src_fname 存储源文件路径；dst_fname 存储目标文件路径
src_fname = '/usr/bin/ls'
dst_fname = '/tmp/list2'
# 创建两个对象变量，src_fobj为打开原文件；src_fobj为打开目标文件
# 因为是二进制文件，以字节的方式进行读写
src_fobj = open(src_fname, 'rb')
dst_fobj = open(dst_fname, 'wb')
while 1:  # 不确定读取次数，采用while循环
    data = src_fobj.read(4096)     # 每次从元文件中读取4k
    #if len(data) == 0:            # data为0,代表指针指向末尾，数据读完
    #if data == b'':               # b''空字节，代表指针指向末尾
    if not data:                   # data为非空值，中断循环
        break                      # 退出整个while循环
    else:
       dst_fobj.write(data)        # 将data数据写入list2文件中
src_fobj.close()     # 关闭原文件/usr/bin/ls
dst_fobj.close()     # 关闭目标文件 /tmp/lists

pickle 模块

模块简介

• 把数据写入文件时，常规的文件方法只能把字符串对象写入。其他数据需先转换成字符串再写入文件

• python 提供了一个标准的模块，称为 pickle。使用它可以在一个文件中 存储任何 python 对象，之后又可以把它完整无缺地取出来

主要方法

基本演示

• 常规方法写入数据，只能是字符串类型，其他类型无法写入，例如：int，字典，列表等类型；

• pickle模块，可以在文件中存储任何类型的数据，也可以完整取出任何类型的数据；

• 
  

>>> f = open('/tmp/a.data', 'w')  # 写入数据时，常规的文件方法只能写入字符串对象，否则报错
>>> f.write(100)
>>> f = open('/tmp/a.data', 'wb')
>>> f.write(100)

pickle 模块方法

>>> f = open('/tmp/a.data', 'wb')  # 打开文件/tmp/a.data，以字节的方式写入
>>> import pickle  # 导入模块pickle，可以写入和取出不同类型的数据
>>> pickle.dump([1, 2, 3], f)  # pickle.dump(), 将列表数据, 写入到对象f中【/tmp/a.data】
>>> f.close()  # 关闭打开的文件
>>> f = open('/tmp/a.data', 'rb')  # 打开文件/tmp/a.data，【以字节的方式读取】
>>> alist = pickle.load(f)  # 取出对象f中【/tmp/a.data】所有数据，赋值给变量alist
>>> alist  # 查看字典adict中内容

函数

快速体验

• 所谓函数，就是把 具有独立功能的代码块 组织为一个小模块，在需要的时候 调用

• 函数的使用包含两个步骤：

1. 定义函数 —— 封装 独立的功能

2. 调用函数 —— 享受 封装 的成果

案例：洗衣服

# 早上洗衣服
print("打水")
print("洗衣服")
print("甩干")
# 中午洗衣服
print("打水")
print("洗衣服")
print("甩干")
# 晚上洗衣服
print("打水")
print("洗衣服")
print("甩干")

发现了问题：我们将有独立功能的代码封装成一个函数

def washing_machine():  # 洗衣机可以帮我们完成
    print("打水")
    print("洗衣服")
    print("甩干")
# 优化后代码
# 早上洗衣服
washing_machine()  # 打开洗衣机开关
# 中午洗衣服
washing_machine()  # 打开洗衣机开关
# 晚上洗衣服
washing_machine()  # 打开洗衣机开关

函数的创建与调用

创建函数

函数用 def 语句创建，语法如下：

def 函数名(参数列表):  # 具体情况具体对待，参数可有可无

"""函数说明文档字符串"""

    函数封装的代码

    ……

标题行由 def 关键字，函数的名字，以及参数的集合（如果有的话）组成

def 子句的剩余部分包括了一个虽然可选但是强烈推荐的文档字串，和必需的函数体

函数名称 的命名应该 符合 标识符的命名规则

• 可以由 字母、下划线 和 数字 组成

• 不能以数字开头

• 不能与关键字重名

def washing_machine():  # 洗衣机可以帮我们完成
    print("打水")
    print("洗衣服")
    print("甩干")

调用函数

使用一对圆括号 () 调用函数，如果没有圆括号，只是对函数的引用

任何输入的参数都必须放置在括号中

图例：

案例：加洗衣粉

def washing_machine():  # 洗衣机可以帮我们完成
    print("打水")
    print("加洗衣粉！！！")
    print("洗衣服")
    print("甩干")
# 早上洗衣服
washing_machine()
# 中午洗衣服
washing_machine()
# 晚上洗衣服
washing_machine()

总结

• 定义好函数之后，只表示这个函数封装了一段代码而已

• 如果不主动调用函数，函数是不会主动执行的

思考

• 能否将 函数调用 放在 函数定义 的上方？

• 不能！

• 因为在 使用函数名 调用函数之前，必须要保证 Python 已经知道函数的存在

• 否则控制台会提示 NameError: name 'menu' is not defined (名称错误：menu 这个名字没有被定义)

函数的参数

形参和实参

• 形参：定义 函数时，小括号中的参数，是用来接收参数用的，在函数内部 作为变量使用

• 实参：调用 函数时，小括号中的参数，是用来把数据传递到 函数内部 用的

问题

当我们想洗其他的东西，要手动改方法内部的代码：

def washing_machine():  # 洗衣机可以帮我们完成
    print("打水")
    print("加洗衣粉！！！")
    print("洗床单")  # 洗被套
    print("甩干")

在函数内部有一定的变化的值：

def washing_machine():  # 洗衣机可以帮我们完成
    print("打水")
    print("加洗衣粉！！！")
    print("洗衣服")
    print("甩干")
washing_machine()
def washing_machine():  # 洗衣机可以帮我们完成
    print("打水")
    print("加洗衣粉！！！")
    print("洗床单")
    print("甩干")
washing_machine()
......

思考一下存在什么问题

函数只能处理 固定 的数据

如何解决？

• 如果能够把需要处理的数据，在调用函数时，传递到函数内部就好了！

传递参数

• 在函数名的后面的小括号内部填写 参数

• 多个参数之间使用 , 分隔

• 调用函数时，实参的个数需要与形参个数一致，实参将依次传递给形参

def washing_machine(something):  # 洗衣机可以帮我们完成
    print("打水")
    print("加洗衣粉！！！")
    print("洗" + something)
    print("甩干")
# 洗衣服
washing_machine("衣服")
# 洗床单
washing_machine("床单")

图例

作用

• 函数，把 具有独立功能的代码块 组织为一个小模块，在需要的时候 调用

• 函数的参数，增加函数的 通用性，针对 相同的数据处理逻辑，能够 适应更多的数据

1. 在函数 内部，把参数当做 变量 使用，进行需要的数据处理

2. 函数调用时，按照函数定义的参数顺序，把 希望在函数内部处理的数据，通过参数 传递

练习 1：定义一个函数，计算两个数的和

练习 2：简单的加减法数学游戏

随机生成两个100以内的数字

随机选择加法或是减法

总是使用大的数字减去小的数字

如果用户答错三次，程序给出正确答案

位置参数

与 shell 脚本类似，程序名以及参数都以位置参数的方式传递给 python 程序，使用 sys 模块的 argv 列表接收

图例

默认参数

默认参数就是声明了 默认值 的参数，因为给参数赋予了默认值，所以在函数调用时，不向该参数传入值也是允许的

def get_sum(num01, num02=2):
    print(num01 + num02)
get_sum(1)  # 没有给 num02 赋值，但是因为 num02 有默认值，所以不会报错

函数的返回值

• 在程序开发中，有时候，会希望 一个函数执行结束后，告诉调用者一个结果，以便调用者针对具体的结果做后续的处理

• 返回值 是函数 完成工作后，最后 给调用者的 一个结果

• 在函数中使用 return 关键字可以返回结果

• 调用函数一方，可以 使用变量 来 接收 函数的返回结果

注意：return 表示返回，表示方法执行结束，后续的代码都不会被执行

案例：计算任意两个数字的和

洗完衣服后我们需要把衣服需要使用 return 关键字将每一单的价格返回，告诉帐房先生：

def get_sum(num01, num02):
    return num01 + num02

图例

没有 return

如果方法内部没有 return 语句，那么会默认返回 None，即 return None

练习 3：斐波那契数列函数

斐波那契数列函数

• 将斐波那契数列代码改为函数

• 数列长度由用户指定

• 要求把结果用 return 返回

版本一：方法内部直接打印

def gen_fib():
    fib = [0, 1]  # 定义列表，指定斐波那契数列的初始两个值
    n = int(input('长度： '))  # 定义变量n, 此变量为用户要看到的列表fib中的元素个数
    for i in range(n - 2):
        fib.append(fib[-1] + fib[-2])
    print(fib)  # 打印列表fib
# 调用两次函数gen_fib()
gen_fib()
gen_fib()

版本二：带返回值

def gen_fib():
    fib = [0, 1]
    n = int(input('长度： '))
    for i in range(n - 2):
        fib.append(fib[-1] + fib[-2])
    return fib  # 返回最后生成的列表fib
# 调用函数gen_fib()
print(gen_fib())

版本三：带参数

def gen_fib(n):
    fib = [0, 1]
    for i in range(n - 2):
        fib.append(fib[-1] + fib[-2])
    return fib  # 返回最后生成的列表fib
# 定义列表nlist, 将要产生的斐波那契数列的长度，作为列表nlist的元素
nlist = [10, 8, 6]
# 使用for循环，传递实参(nlist中的元素)给函数gen_fib(n)，得到三组斐波那契数列 
for i in  nlist:
    print(gen_fib(i))

练习4：复制文件函数

• 修改文件练习中的拷贝程序

• 将程序改为函数的形式

• 源文件和目标文件要求通过参数进行传递

• 实参要求来自于命令行

• 
  

版本1：

# 定义函数copy()，实现指定单个文件拷贝的功能
def copy():
    src_name = '/usr/bin/ls'
    dst_name = '/tmp/list3'
# 以只读字节的方式打开源文件，赋值给变量src_fobj
# 以写入字节的方式打开源文件，赋值给变量dst_fobj
    src_fobj = open(src_name, 'rb')
    dst_fobj = open(dst_name, 'wb')
    while 1:
        data = src_fobj.read(4096)  
        #if len(data) == 0:
        #if data == b'': 
        if not data:
            break
        dst_fobj.write(data)
        
    src_fobj.close()
    dst_fobj.close()    
copy()  # 调用拷贝文件的函数copy()

版本2：

# 导入模块sys, 传递的位置参数，是由sys模块的argv列表来存储接收的
# sys模块的argv列表中，第1个元素为python程序的文件名
import sys
def copy(src_name, dst_name):  # 定义函数copy()，实现任意文件的拷贝操作
# 以只读字节的方式打开源文件，赋值给变量src_fobj
# 以写入字节的方式打开源文件，赋值给变量dst_fobj
    src_fobj = open(src_name, 'rb')
    dst_fobj = open(dst_name, 'wb')
    while 1:
        data = src_fobj.read(4096)
        if not data:
            break
        dst_fobj.write(data)
    src_fobj.close()
    dst_fobj.close()  
copy(sys.argv[1], sys.argv[2])  # 使用sys模块的，argv列表获取位置参数

 您阅读本篇文章共花了：