python的os模块怎么使用

发布时间：2022-01-24 16:27:57 作者：zzz
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# Python的os模块怎么使用

## 一、os模块概述

`os`模块是Python标准库中用于与操作系统进行交互的核心模块之一。它提供了丰富的函数来执行文件和目录操作、进程管理、环境变量访问等系统级功能。作为跨平台模块，`os`能在Windows、Linux和macOS等不同操作系统上保持一致的接口。

### 主要功能分类
1. **文件和目录操作**：创建/删除/重命名文件、目录遍历等
2. **路径操作**：路径拼接、拆分、规范化等
3. **进程管理**：启动新进程、获取进程ID等
4. **环境变量访问**：读取和修改系统环境变量
5. **系统信息获取**：获取平台信息、用户数据等

## 二、基础文件操作

### 1. 文件与目录的基本操作

```python
import os

# 创建目录（单级）
os.mkdir('new_dir')

# 创建多级目录
os.makedirs('parent_dir/child_dir/grandchild_dir')

# 删除文件
os.remove('file.txt')

# 删除空目录
os.rmdir('empty_dir')

# 递归删除目录及其内容（类似rm -rf）
import shutil
shutil.rmtree('directory')

2. 文件重命名与移动

# 文件重命名
os.rename('old.txt', 'new.txt')

# 文件移动（跨目录重命名）
os.rename('source/file.txt', 'destination/file.txt')

3. 文件属性检查

# 检查文件/目录是否存在
if os.path.exists('file.txt'):
    print("文件存在")

# 检查是否为文件
os.path.isfile('file.txt')

# 检查是否为目录
os.path.isdir('directory')

# 获取文件大小（字节）
size = os.path.getsize('file.txt')

三、路径操作详解

os.path子模块专门处理路径相关操作，是跨平台开发的关键工具。

1. 路径拼接与拆分

# 安全路径拼接（自动处理分隔符）
full_path = os.path.join('dir', 'subdir', 'file.txt')

# 拆分路径
dirname, filename = os.path.split('/path/to/file.txt')
# dirname → '/path/to'
# filename → 'file.txt'

# 获取文件扩展名
ext = os.path.splitext('image.jpg')[1]  # → '.jpg'

2. 路径规范化

# 规范化路径（处理./、../等）
clean_path = os.path.normpath('/a/b/../c/./d')  # → '/a/c/d'

# 转换为绝对路径
abs_path = os.path.abspath('../file.txt')

# 解析符号链接
real_path = os.path.realpath('/usr/bin/python3')

四、目录遍历与文件搜索

1. 简单目录列表

# 列出目录内容（不包括子目录）
entries = os.listdir('/path/to/dir')

# 获取包含完整路径的列表
full_entries = [os.path.join('/path/to/dir', f) for f in os.listdir('/path/to/dir')]

2. 递归遍历目录

# 使用os.walk()递归遍历
for root, dirs, files in os.walk('/path/to/start'):
    print(f"当前目录: {root}")
    print(f"子目录: {dirs}")
    print(f"文件: {files}")
    print("---")

3. 文件过滤示例

# 查找特定扩展名的文件
py_files = [f for f in os.listdir('.') 
            if os.path.isfile(f) and f.endswith('.py')]

# 使用glob模块更强大的模式匹配
import glob
all_py_files = glob.glob('**/*.py', recursive=True)

五、进程与系统信息

1. 进程管理

# 获取当前进程ID
pid = os.getpid()

# 获取父进程ID
ppid = os.getppid()

# 执行系统命令（阻塞式）
return_code = os.system('ls -l')

# 更强大的subprocess模块
import subprocess
subprocess.run(['ls', '-l'])

2. 系统信息获取

# 获取操作系统类型
os_name = os.name  # 'posix'(Linux/Mac)或'nt'(Windows)

# 获取环境变量
path = os.getenv('PATH')

# 设置环境变量（仅当前进程）
os.environ['MY_VAR'] = 'value'

# 获取用户信息
username = os.getlogin()
home_dir = os.path.expanduser('~')

六、高级文件操作

1. 文件描述符操作

# 低级文件操作
fd = os.open('file.txt', os.O_RDONLY)
data = os.read(fd, 1024)
os.close(fd)

2. 文件权限管理

# 修改文件权限（Unix-like系统）
os.chmod('script.sh', 0o755)  # rwxr-xr-x

# 获取文件状态信息
stat_info = os.stat('file.txt')
print(f"最后修改时间: {stat_info.st_mtime}")
print(f"文件所有者UID: {stat_info.st_uid}")

3. 临时文件处理

# 创建临时文件
import tempfile
temp_file = tempfile.NamedTemporaryFile(delete=False)
print(f"临时文件路径: {temp_file.name}")
temp_file.close()
os.unlink(temp_file.name)  # 手动删除

七、跨平台开发注意事项

1. 路径分隔符处理

# 正确的跨平台路径构建方式
config_path = os.path.join('config', 'settings.ini')

# 避免硬编码分隔符
# 错误示例: path = 'config\settings.ini'  # Windows反斜杠

2. 行尾符统一

# 写入文件时统一换行符
with open('output.txt', 'w', newline='\n') as f:
    f.write('第一行\n第二行\n')

3. 特殊系统路径

# 获取系统特定目录
if os.name == 'nt':  # Windows
    appdata = os.getenv('APPDATA')
else:  # Unix-like
    appdata = os.path.expanduser('~/.config')

八、实战案例

案例1：批量重命名工具

def batch_rename(directory, prefix):
    """为目录下所有文件添加前缀"""
    for filename in os.listdir(directory):
        if os.path.isfile(os.path.join(directory, filename)):
            new_name = f"{prefix}{filename}"
            os.rename(
                os.path.join(directory, filename),
                os.path.join(directory, new_name)
            )
    print(f"重命名完成，共处理{len(os.listdir(directory))}个文件")

# 使用示例
batch_rename('./photos', 'vacation_')

案例2：目录大小统计

def get_dir_size(start_path):
    """递归计算目录总大小"""
    total_size = 0
    for dirpath, dirnames, filenames in os.walk(start_path):
        for f in filenames:
            fp = os.path.join(dirpath, f)
            total_size += os.path.getsize(fp)
    return total_size

# 转换为人类可读格式
def sizeof_fmt(num, suffix='B'):
    for unit in ['','K','M','G','T','P']:
        if abs(num) < 1024.0:
            return f"{num:3.1f}{unit}{suffix}"
        num /= 1024.0
    return f"{num:.1f}Yi{suffix}"

print(f"目录大小: {sizeof_fmt(get_dir_size('/path/to/dir'))}")

九、安全注意事项

路径注入防护： “`python

不安全

user_input = ‘malicious/../../etc/passwd’ full_path = ‘/data/’ + user_input

# 安全方式 full_path = os.path.abspath(os.path.join(‘/data’, user_input)) if not full_path.startswith(‘/data’): raise ValueError(“非法路径访问”)


2. **权限最小化原则**：
   - 避免使用root权限运行脚本
   - 使用`0o`前缀明确设置八进制权限

3. **异常处理**：
   ```python
   try:
       os.remove('important_file')
   except FileNotFoundError:
       print("文件不存在，跳过删除")
   except PermissionError:
       print("权限不足，无法删除文件")

十、性能优化技巧

批量操作：
- 对于大量文件操作，先收集所有路径再处理
- 减少重复的os.path.exists()检查

使用scandir()替代listdir()：

# Python 3.5+ 更高效的目录遍历
with os.scandir('/path') as entries:
   for entry in entries:
       if entry.is_file():
           print(entry.name, entry.stat().st_size)

延迟加载：

# 仅在需要时导入
def get_file_size(path):
   import os
   return os.path.getsize(path)

十一、总结与扩展

os模块是Python系统编程的基石，本文涵盖了其80%的常用功能。要深入掌握：

推荐扩展学习：
- shutil模块：高级文件操作
- pathlib模块（Python 3.4+）：面向对象的路径操作
- subprocess模块：更强大的进程管理
最佳实践：
- 始终使用os.path处理路径，不要手动拼接字符串
- 在关键操作前检查文件/目录是否存在
- 为长时间运行的操作添加进度反馈

调试技巧：

# 打印详细的路径解析过程
print(f"输入路径: {user_path}")
print(f"绝对路径: {os.path.abspath(user_path)}")
print(f"规范化路径: {os.path.normpath(user_path)}")

通过灵活运用os模块，你可以轻松实现各种系统级操作，构建强大的文件管理工具和系统实用程序。 “`