python文件流读写如何操作

发布时间：2022-02-28 15:22:15 作者：iii
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# Python文件流读写如何操作

## 1. 文件操作基础概念

### 1.1 什么是文件流
文件流（File Stream）是程序与文件之间数据传输的通道，Python通过内置的`open()`函数创建文件对象来实现文件流的读写操作。文件流可以分为：
- 输入流（读取数据）
- 输出流（写入数据）

### 1.2 文件打开模式
Python支持多种文件打开模式，通过`open()`函数的第二个参数指定：

| 模式 | 描述 |
|------|------|
| `'r'` | 只读（默认） |
| `'w'` | 写入（会覆盖原有内容） |
| `'a'` | 追加 |
| `'x'` | 独占创建（文件已存在则失败） |
| `'b'` | 二进制模式 |
| `'t'` | 文本模式（默认） |
| `'+'` | 读写模式 |

## 2. 基本读写操作

### 2.1 打开和关闭文件
```python
# 基本文件操作流程
file = open('example.txt', 'r')  # 打开文件
content = file.read()           # 读取内容
file.close()                    # 关闭文件

推荐使用with语句自动管理文件关闭：

with open('example.txt', 'r') as file:
    content = file.read()
    # 文件会在代码块结束后自动关闭

2.2 读取文件内容

Python提供多种读取方法：

# 读取整个文件
content = file.read()

# 按行读取全部内容
lines = file.readlines()

# 逐行读取（内存友好）
for line in file:
    print(line.strip())

2.3 写入文件内容

# 写入字符串
with open('output.txt', 'w') as file:
    file.write("Hello, World!\n")
    file.write("Second line\n")

# 写入多行
lines = ["First line\n", "Second line\n"]
with open('output.txt', 'w') as file:
    file.writelines(lines)

3. 高级文件操作

3.1 二进制文件操作

处理图片、视频等非文本文件时需使用二进制模式：

# 复制图片文件
with open('input.jpg', 'rb') as src:
    with open('output.jpg', 'wb') as dst:
        dst.write(src.read())

3.2 文件指针操作

with open('example.txt', 'r+') as file:
    # 获取当前位置
    pos = file.tell()
    
    # 移动到文件开头
    file.seek(0)
    
    # 读取前5个字节
    print(file.read(5))
    
    # 移动到文件末尾
    file.seek(0, 2)

3.3 缓冲与刷新

# 禁用缓冲（立即写入）
with open('log.txt', 'w', buffering=0) as file:
    file.write("Immediate write\n")

# 行缓冲（遇到换行符写入）
with open('log.txt', 'w', buffering=1) as file:
    file.write("Line buffered\n")

# 手动刷新缓冲区
file.flush()

4. 常见问题与解决方案

4.1 文件编码问题

处理不同编码的文本文件：

# 指定编码（推荐始终明确指定）
with open('utf8_file.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    content = file.read()

# 处理编码错误
try:
    with open('unknown.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
        content = file.read()
except UnicodeDecodeError:
    print("Encoding error occurred")

4.2 大文件处理

处理大文件时的内存优化方案：

# 逐块读取
def read_in_chunks(file_path, chunk_size=1024):
    with open(file_path, 'rb') as file:
        while True:
            chunk = file.read(chunk_size)
            if not chunk:
                break
            yield chunk

# 使用示例
for chunk in read_in_chunks('large_file.dat'):
    process(chunk)

4.3 路径处理最佳实践

from pathlib import Path

# 现代路径处理方式
file_path = Path('data') / 'subdir' / 'file.txt'

# 读取文件
content = file_path.read_text(encoding='utf-8')

# 写入文件
file_path.write_text("New content", encoding='utf-8')

5. 实际应用案例

5.1 日志文件处理

import datetime

def write_log(message):
    timestamp = datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    with open('app.log', 'a') as log_file:
        log_file.write(f"[{timestamp}] {message}\n")

5.2 CSV文件处理

import csv

# 读取CSV
with open('data.csv', 'r') as csvfile:
    reader = csv.reader(csvfile)
    for row in reader:
        print(row)

# 写入CSV
data = [['Name', 'Age'], ['Alice', 25], ['Bob', 30]]
with open('output.csv', 'w', newline='') as csvfile:
    writer = csv.writer(csvfile)
    writer.writerows(data)

5.3 配置文件读写

import configparser

config = configparser.ConfigParser()
config.read('config.ini')

# 获取配置
db_host = config['DATABASE']['Host']

# 修改配置
config['DATABASE']['Port'] = '5432'
with open('config.ini', 'w') as configfile:
    config.write(configfile)

6. 性能优化建议

使用with语句：确保文件正确关闭
批量操作：减少I/O次数，批量读写数据
适当缓冲：根据场景选择合适的缓冲策略
考虑内存映射：对于超大文件，可使用mmap模块
异步I/O：高并发场景考虑asyncio和aiofiles

7. 总结

Python的文件流操作提供了灵活强大的文件处理能力，关键要点包括： - 始终使用with语句管理文件对象 - 明确指定文件编码 - 根据需求选择合适的读写方法 - 处理大文件时注意内存使用 - 使用pathlib简化路径操作

掌握这些技术后，你可以高效地处理各种文件操作任务，从简单的文本处理到复杂的数据流水线。 “`