给Python初学者的文件读写指南（含基础与进阶，建议收藏）

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了给Python初学者的文件读写指南（含基础与进阶，建议收藏），小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含11687字，纯文字阅读大概需要17分钟。

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给Python初学者的文件读写指南（含基础与进阶，建议收藏）

对于初学者来说，一份详尽又清晰明白的指南很重要。今天，猫猫跟大家一起，好好学习Python文件读写的内容，这部分内容特别常用，掌握后对工作和实战都大有益处。学习是循序渐进的过程，欲速则不达。文章较长，建议大家收藏，以备复习查阅哦。

1、如何将列表数据写入文件？
2、如何从文件中读取内容？
3、多样需求的读写任务
4、从with语句到上下文管理器

如何将列表数据写入文件？

首先，我们来看看下面这段代码，并思考：这段代码有没有问题，如果有问题的话，要怎么改？

li?=?['python','?is','?a','?cat']
with?open('test.txt','w')?as?f:
????f.write(li)

现在公布答案，这段代码会报错：

TypeError??Traceback?(most?recent?call?last)
<ipython-input-6-57e0c2f5a453>?in?<module>()
??????1?with?open('test.txt','w')?as?f:
---->?2?????f.write(li)

TypeError:?write()?argument?must?be?str,?not?list

以上代码的想法是将list列表内容写入txt文件中，但是报错 TypeError: write() argument must be str。就是说，write()方法必须接受字符串（str）类型的参数。
Python中内置了str()方法，可以返回字符串版本的对象（Return a string version of object）。所以，上面的例子中，我们试试把 f.write(li) 改为 f.write(str(li)) ，先做一下字符串类型的转化看看。代码略。
这次没有报错了，但是打开文件就傻眼了吧，写入的内容是“['python',' is',' a',' cat']”。怎么才能写成“python is a cat”呢？
文件写操作还有一个writelines()方法，它接收的参数是由字符串组成的序列（sequence），实际写入的效果是将全部字符串拼接在一起。字符串本身也是一种序列，所以当参数是字符串的时候，writelines()方法等价于write()。

#?以下3种写法等价，都是写入字符串“python?is?a?cat”
In?[20]:??with?open('test.txt','w')?as?f:
????...:??????f.writelines(['python','?is','?a','?cat'])
????...:??????f.writelines('python?is?a?cat')
????...:??????f.write('python?is?a?cat')

#?以下2种写法等价，都是写入列表的字符串版本“['python','?is','?a','?cat']”
In?[21]:??with?open('test.txt','w')?as?f:
????...:??????f.write(str(['python','?is','?a','?cat']))
????...:??????f.writelines(str(['python','?is','?a','?cat']))

#?作为反例，以下写法都是错误的：
In?[22]:??with?open('test.txt','w')?as?f:
????...:??????f.writelines([2018,'is','a','cat'])?#?含非字符串
????...:??????f.write(['python','is','a','cat'])?#?非字符串

由上可知，当多段分散的字符串存在于列表中的时候，要用writelines()方法，如果字符串是一整段，那直接使用write()方法。如果要以整个列表的形式写入文件，就使用str()方法做下转化。
这个问题还没结束，如果列表中就是有元素不是字符串，而且要把全部元素取出来，怎么办呢？
那就不能直接使用write()和writelines()了，需要先用for循环，把每个元素取出来，逐一str()处理。

In?[37]:?content=[1,'?is','?everything']
In?[38]:?with?open('test.txt','w')?as?f:
????...:?????for?i?in?content:
????...:?????????f.write(str(i))

需要注意的是，writelines()不会自动换行。如果要实现列表元素间的换行，一个办法是在每个元素后面加上换行符“\n”，如果不想改变元素，最好是用for循环，在写入的时候加在末尾：for i in content: f.writelines(str(i)+“\n”)
引申一下，经过实验，数字及元祖类型也可以作为write()的参数，不需转化。但是dict字典类型不可以，需要先用str()处理一下。字典类型比较特殊，最好是用json.dump()方法写到文件，具体操作方法以及注意事项，请看喵喵之前发的《假期玩得开心也不忘充电，学习Python操作JSON，网络数据交换不用愁》
总结一下，write()接收字符串参数，适用于一次性将全部内容写入文件；writelines()接收参数是由字符串组成的序列，适用于将列表内容逐行写入文件。str()返回Python对象的字符串版本，使用需注意。

如何从文件中读取内容？

从文件中读取内容有如下方法：

file.read([size])
从文件读取指定的字节数，如果未给定或为负则读取所有。

file.readline([size])
读取整行，包括 "\n" 字符。

file.readlines([sizeint])
读取所有行并返回列表，若给定sizeint>0，则是设置一次读多少字节，这是为了减轻读取压力。

简而言之，在不传参数的情况下，read()对应write()，读取全部内容；readlines()对应writelines()，读取全部内容（含换行符）并以列表形式返回，每个换行的内容作为列表的一个元素。

In?[47]:?with?open('test.txt','r')?as?f:
????...:?????print(f.read())
1?is?everything.
python?is?a?cat.
this?is?the?end.

In?[48]:?with?open('test.txt','r')?as?f:
????...:?????print(f.readlines())
['1?is?everything.\n',?'python?is?a?cat.\n',?'this?is?the?end.']

但是，以上两个方法有个缺点，当文件过大的时候，一次性读取太多内容，会对内存造成极大压力。读操作还有一个readline()方法，可以逐行读取。

In?[49]:?with?open('test.txt','r')?as?f:
????...:?????print(f.readline())
1?is?everything.

readline()读取第一行就返回，再次调用f.readline()，会读取下一行。
喵喵，是否感觉跟《超强汇总：学习Python列表，只需这篇文章就够了》学习过的生成器很像，需要不停调用next()获取下一行。
这么看来，readline()太笨拙了。那么，有什么办法可以优雅地读取文件内容呢？
回过头来看readlines()方法，它返回的是一个列表。这不奇怪么，好端端的内容为啥要返回成列表呢？
再想想writelines()方法，把字符串列表写入文件正是这家伙干的事，readlines()方法恰恰是它的逆操作！而writelines()方法要配合for循环，所以我们把readlines()与for循环结合，看看会怎样。

In?[61]:?with?open('test.txt','r')?as?f:
????...:?????for?line?in?f.readlines():
????...:?????????print(line)
1?is?everything.

python?is?a?cat.

this?is?the?end.

#?读取内容包含换行符，所以要strip()去掉换行符
In?[62]:?with?open('test.txt','r')?as?f:
????...:?????for?line?in?f.readlines():
????...:?????????print(line.strip())
1?is?everything.
python?is?a?cat.
this?is?the?end.

总结一下，readline()比较鸡肋，不咋用；read()适合读取内容较少的情况，或者是需要一次性处理全部内容的情况；而readlines()用的较多，比较灵活，因为for循环是一种迭代器，每次加载部分内容，既减少内存压力，又方便逐行对数据处理。

多样需求的读写任务

前两部分讲了文件读写的几大核心方法，它们能够起作用的前提就是，需要先打开一个文件对象，因为只有在文件操作符的基础上才可以进行读或者写的操作。
打开文件用的是open()方法，所以我们再继续讲讲这个方法。open() 方法用于打开一个文件，并返回文件对象，在对文件进行处理过程都需要使用到这个函数，如果该文件无法被打开，会抛出 OSError。

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

open()方法的参数里file（文件）是必需的，其它参数最常用的是mode（模式）和encoding（编码）。
先说说encoding，一般来说，打开文件的编码方式以操作系统的默认编码为准，中文可能会出现乱码，需要加encoding='utf-8'。

In?[63]:?with?open('test.txt','r')?as?f:
????...:?????for?line?in?f.readlines():
????...:?????????print(line.strip())
-----------------------
UnicodeDecodeError?????Traceback?(most?recent?call?last)
<ipython-input-63-731a4f9cf707>?in?<module>()
??????1?with?open('test.txt','r')?as?f:
---->?2?????for?line?in?f.readlines():
??????3?????????print(line.strip())
UnicodeDecodeError:?'gbk'?codec?can't?decode?byte?0xa4?in?position?26:?illegal?multibyte?sequence

In?[65]:?with?open('test.txt','r',encoding='utf-8')?as?f:
????...:?????for?line?in?f.readlines():
????...:?????????print(line.strip())
爱猫猫
python?is?a?cat.

再说mode，它指定文件打开的模式。

'r'： 以只读模式打开（缺省模式）（必须保证文件存在）
'w'：以只写模式打开。若文件存在，则清空文件，然后重新创建；若不存在，则新建文件。
'a'：以追加模式打开。若文件存在，则会追加到文件的末尾；若文件不存在，则新建文件。
常见的mode组合
'r'或'rt'： 默认模式，文本读模式
'w'或'wt'： 以文本写模式打开（打开前文件会被清空）
'rb'： 以二进制读模式打开
'ab'： 以二进制追加模式打开
'wb'： 以二进制写模式打开（打开前文件会被清空）
'r+'： 以文本读写模式打开，默认写的指针开始指在文件开头, 因此会覆写文件
'w+'： 以文本读写模式打开（打开前文件会被清空）
'a+'： 以文本读写模式打开（写只能写在文件末尾）
'rb+'： 以二进制读写模式打开
'wb+'： 以二进制读写模式打开（打开前文件会被清空）
'ab+'： 以二进制读写模式打开

喵喵，初看起来，模式很多，但是，它们只是相互组合罢了。建议记住最基本的w、r、a，遇到特殊场景，再翻看一下就好了。

从with语句到上下文管理器

基础部分讲完了，下面是进阶部分。知其然，更要知其所以然。

1、with语句是初学者必会常识
首先，要解释一下为啥前文直接就用了with语句。with语句是读写文件时的优雅写法，这已经默认是Python初学者必会的常识了。如果你还不会，先看看用和不用with语句的对比：

#?不用with语句的正确写法
try:
????f?=?open('test.txt','w')
????f.writelines(['python','?is','?a','?cat'])
finally:
????if?f:
????????f.close()

#?使用with语句的正确写法
with?open('test.txt','w')?as?f:
????f.writelines(['python','?is','?a','?cat'])

因为文件对象会占用操作系统的资源，并且操作系统同一时间能打开的文件数量是有限的，所以open()方法之后一定要调用close()方法。另外，读写操作可能出现IO异常的情况，所以要加try…finally，保证无论如何，都会调用到close()方法。
这样写万无一失，但是实在繁琐，一不小心还可能漏写或者写错。而with语句会保证调用close()，只需一行代码，简直不要太优雅！所以，with语句是Python初学者必会技能。

2、什么是上下文管理器？
下面，重头戏来了，什么是上下文管理器（context manager）？

上下文管理器是这样一个对象：它定义程序运行时需要建立的上下文，处理程序的进入和退出，实现了上下文管理协议，即在对象中定义了 enter__() 和 _exit_() 方法。 _enter_()：进入运行时的上下文，返回运行时上下文相关的对象，with 语句中会将这个返回值绑定到目标对象。 __exit(exception_type, exception_value, traceback)：退出运行时的上下文，定义在块执行（或终止）之后上下文管理器应该做什么。它可以处理异常、清理现场或者处理 with 块中语句执行完成之后需要处理的动作。

注意enter和exit的前后有两个下划线，Python中自带了很多类似的方法，它们是很神秘又很强大的存在，江湖人常常称其为“黑魔法”。例如，迭代器协议就实现了iter__方法。 在Python的内置类型中，很多类型都是支持上下文管理协议的，例如file，thread.LockType，threading.Lock等等。上下文管理器无法独立使用，它们要与with相结合，with语句可以在代码块运行前进入一个运行时上下文（执行_enter_方法），并在代码块结束后退出该上下文（执行__exit方法）。
with 语句适用于对资源进行访问的场合，确保不管使用过程中是否发生异常都会执行必要的“清理”操作，释放资源，比如文件使用后自动关闭、线程中锁的自动获取和释放等。

3、自定义上下文管理器
除了Python的内置类型，任何人都可以定义自己的上下文管理器。下面是一个示例：

class?OpenFile(object):
????def?__init__(self,filename,mode):
????????self.filename=filename
????????self.mode=mode
????def?__enter__(self):
????????self.f=open(self.filename,self.mode)
????????self.f.write("enter?now\n")
????????return?self.f??#作为as说明符指定的变量的值
????def?__exit__(self,type,value,tb):
????????self.f.write("exit?now")
????????self.f.close()
????????return?False???#异常会被传递出上下文
with?OpenFile('test.txt','w')?as?f:
????f.write('Hello?World!\n')

最终写入文件的结果是：

enter now
Hello World!
exit now

上下文管理器必须同时提供 enter__() 和 _exit_() 方法的定义，缺少任何一个都会导致 AttributeError。 上下文管理器在执行过程中可能会出现异常，_exit_() 的返回值会决定异常的处理方式：返回值等于 False，那么这个异常将被重新抛出到上层；返回值等于 True，那么这个异常就被忽略，继续执行后面的代码。__exit() 有三个参数(exception_type, exception_value, traceback)，即是异常的相关信息。

4、contextlib实现上下文管理器
上例中，自定义上下文管理器的写法还是挺繁琐的，而且只能用于类级别。为了更好地辅助上下文管理，Python 内置提供了 contextlib 模块，进而可以很方便地实现函数级别的上下文管理器。
该模块本质上是通过装饰器(decorators)和生成器(generators)来实现上下文管理器，可以直接作用于函数/对象，而不用去关心 enter__() 和 __exit() 方法的具体实现。
先把上面的例子改造一下，然后我们再对照着解释：

from?contextlib?import?contextmanager

@contextmanager
def?open_file(name):
????ff?=?open(name,?'w')
????ff.write("enter?now\n")
????try:
????????yield?ff
????except?RuntimeError:
????????pass
????ff.write("exit?now")
????ff.close()

with?open_file('test.txt')?as?f:
????f.write('Hello?World!\n')

contextmanager是要使用的装饰器，yield关键字将普通的函数变成了生成器。yield的返回值（ff）等于上例enter__()的返回值，也就是as语句的值（f），而yield前后的内容，分别是_enter_() 和 _exit_() 方法里的内容。使用contextlib，可以避免类定义、_enter_() 和 __exit()方法，但是需要我们捕捉可能的异常（例如，yield只能返回一个值，否则会导致异常 RuntimeError），所以try…except语句不能忽略。

喵喵喵，今天的分享就到这啦。看官们，觉得有用的话，分享给其他同样好学的胖友们吧~~~~

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内容总结

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