Python中文件操作的详细使用：open()、os.open()和with open()

前言

在编程语言中，文件读写是最常见的IO操作，Python内置了读写文件的函数，其中包括open()函数、os.open()函数以及with open()语句。本文将详细介绍这三种方法的使用方式、区别和最佳实践。

open()

open()函数是Python内置的用于打开文件的函数，它接受一个文件路径和打开模式作为参数，并返回一个文件对象。下面是一个示例：

file = open("example.txt", "r")

上述代码中，我们使用open()函数打开了一个名为"example.txt"的文件，并以只读模式(“r”)打开。常用的打开模式如下：

使用示例

1. 打开文件

要以读文件的模式打开一个文件对象，使用Python内置的 open()函数，传入文件名和标示符：

f=open('test.txt', 'r')

当文件存在时，脚本会正常运行，当文件不存在或者路径错误时，会抛出IOError错误，如下：

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/xxxx/PycharmProjects/xxxx/read_demo.py", line xxxx, in <module>
    f=open('text.txt', 'r')
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'text.txt'

2. 读取文件

如果文件打开成功，接下来，调用 read() 方法可以一次读取文件的全部内容，Python把内容读到内存，用一个str对象表示：

f=open('test.txt', 'r')
print(f.read())

注：如果文件本身编码为gbk，读取时将会出现报错，如下：

UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0xbd in position 30: illegal multibyte sequence

我们需要将文件编码格式改为utf-8，增加一个encoding='utf-8'的参数，如下：

f=open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read())
----------------
输出结果如下：
2014年巴西世界杯，德国7:0巴西

3. 关闭文件

使用open()函数打开文件后必须要关闭，否则将会一直占用系统资源，并且同时打开的文件数量是有限的，需要我们及时关闭，代码如下：

f.close()

os.open()

os.open()函数是Python的os模块提供的函数，用于以低级别的方式打开文件。它接受文件路径和打开模式作为参数，并返回一个文件描述符。下面是一个语法示例：

os.open(file, flags[, mode]) 

参数说明：

• file：要打开的文件
• flags：该参数可以是以下选项，多个使用 “|” 隔开，只列常用的：
  • os.O_RDONLY: 以只读的方式打开
  • os.O_WRONLY: 以只写的方式打开
  • os.O_RDWR : 以读写的方式打开
  • os.O_APPEND: 以追加的方式打开
  • os.O_CREAT: 创建并打开一个新文件

使用示例：

import os

f = os.open('os_test.txt', os.O_RDWR|os.O_CREAT)
str = '拜仁永远是第一！'
s = bytes(str, encoding='utf-8')
os.write(f, s)
os.close(f)

注：如果直接写入字符串会报错，报错为a bytes-like object is required, not 'str'，我们需要提前将字符串转为bytes才可以成功写入文件。

与open()类似，os.open()也需要close()掉，释放系统资源。

with open()

with open()语句是一种更加简洁和安全的文件操作方式。它会在文件使用完毕后自动关闭文件，无需显式调用close()函数。下面是语法示例：

with open(file, 'mode') as f:

with open()语句的各种模式与open()语句一样，这里不做赘述。

使用示例

with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')as f:
    print(f.read())
#################
2014年巴西世界杯，德国7:0巴西

-------------------------------
# 同时打开多个文件
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')as f1, open('os_test.txt', 'r', encoding='utf-8')as f2:
    print(f1.read())
    print(f2.read())
################
2014年巴西世界杯，德国7:0巴西
拜仁永远是第一！

注：为了避免文件打开时出现UnicodeDecodeError建议在打开文件时，加上encoding='utf-8'参数。

异同点与最优选择

open()函数与os.open()函数不会自动关闭文件，需要调用close方法，这一点是with open()的大优势，不会造成资源泄漏的问题。

• 使用open()函数和with open()语句是进行文件操作的常见做法，尤其是对于简单的文件读写任务。
• 需要以低级别方式操作文件时，才使用os.open()函数，它更适用于特定的场景，如需要在文件中定位和读取特定位置的数据。
• 在使用with open()语句时，可以在语句块中进行其他的文件操作，例如写入内容或定位文件指针位置。

综合来说，执行文件操作时，最优选择毫无疑问是with open()，建议执行文件操作时使用’with open()'语句！！！

总结

综上所述，我们详细介绍了Python中文件操作的三种方式：open()函数、os.open()函数和with open()语句。根据不同方式的优缺点，我们还是推荐使用最优秀的with open()语句来执行文件的操作。