基本概念

在计算中，文件是一组数据或信息，以特定的名称存储在存储设备上，如硬盘或固态硬盘。文件可以存储各种类型的数据，包括文本、图像、视频等等。因此，文件操作是众多编程技术中的基本要素之一，Python 也不例外。

相比于其他语言，Python 更是提供了很多内置函数和库，帮助开发人员可以轻松地操作这些文件。

下面就让我们来学习一下如何在 Python 中读取和使用文件。

Python 中的文件读取

文件模式

在 Python 中处理文件时，我们遇到的第一个概念是：文件模式。文件模式将确定打开文件的目的以及我们如何与其交互。

以下是一些常见的文件模式：

• "r"：读取模式。以读取方式打开文件（默认模式）。
• "w"：写入模式。以写入方式打开文件（如果文件不存在则创建新文件，如果文件存在则截断它）。
• "a"：追加模式。以追加方式打开文件（如果文件不存在则创建新文件）。
• "b"：二进制模式。与其他模式结合使用（例如，"rb"，"wb"）以处理二进制文件。
• "x"：独占创建。创建新文件，但如果已存在则引发错误。
• "t"：文本模式。与其他模式结合使用（例如，"rt"，"wt"）以处理文本文件（文本的默认模式）。

打开和关闭文件

要在 Python 中处理文件，首先必须使用open()函数打开文件，然后在完成后关闭它们。一般的语法如下：

file = open("filename", "mode")
# 在此处编写您的代码
file.close()

需要注意的是：关闭文件非常重要，开发人员必须谨记在打开文件后关闭，以释放系统资源并确保数据完整性。

两种打开和关闭文件的方式

在 Python 中处理文件时，我们有两种处理方式：

1. 传统处理方式
2. with处理方式

传统的文件处理方式如下所示：

file = open("example.txt", "r")
try:
    content = file.read()
    print(content)
finally:
    file.close()  # 文件必须在finally块中手动关闭

一般情况下，开发人员需要首先打开文件，然后使用try...finally...方式进行必要的操作，同时保证文件可以在最后被关闭。

不过这种方式比较繁琐，开发人员也很容易忘记最后关闭文件，所以在 Python 2.5 版本后，我们推荐使用with方式来处理文件。

Python 中的with语句用于简化资源（如文件）的管理，确保这些资源被正确获取和释放。with语句用于文件处理的一般语法如下：

with open("filename", "mode") as file:
    # 在这里编写您的代码
    # 文件操作在此执行
 
# 当退出该块时，文件会自动关闭

with的工作原理是这样的：

1. 在with语句内部使用open()函数以指定的模式打开文件。
2. 我们在缩进的块内执行读取或写入文件的各种操作。
3. 一旦退出缩进的块（通过到达末尾或遇到异常），文件会自动关闭，确保适当的清理。

让我们来看一个例子：

with open("example.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)
# 文件会自动关闭

相比于传统文件处理方式，使用with语句的优点包括：

1. 自动清理：使用with语句，我们不需要显式关闭文件；当退出块时，它会自动完成。而在传统方式中，开发人员必须手动记住关闭文件，如果忘记关闭可能会导致资源泄漏。
2. 简化语法：with语句提供了更清晰和更简洁的语法。它明确分离了资源的获取和释放，提高了代码的可读性。
3. 错误处理：with语句自动处理异常，并确保在块内发生错误时文件被正确关闭。在传统方式中，开发人员需要使用try...finally...结构来确保在发生异常时适当清理。

常见的文件读取方法

read()、readline() 和 readlines()是 Python 中三个常见的文件读取方法，让我们分别看一下。

1. read() 方法：

   • read() 方法用于将整个文件的内容作为一个字符串读取。

   • 如果我们不指定大小参数，它将读取整个文件。

   • 需要注意的是，如果我们多次使用 read() 而不关闭并重新打开文件，它将从上次读取的位置继续读取。

     例如：

   with open("example.txt", "r") as file:
       content = file.read()  # 读取整个文件
       print(content)

2. readline() 方法：

   • readline() 方法用于从文件中读取一行。

   • 每次调用 readline() 时，它将从文件中读取下一行。

   • 当达到文件末尾时，它返回一个空字符串（""）。

     例如：

   with open("example.txt", "r") as file:
       line1 = file.readline()  # 读取第一行
       line2 = file.readline()  # 读取第二行
       print(line1)
       print(line2)

3. readlines() 方法：

   • readlines() 方法用于读取文件中的所有行，并将它们作为字符串列表返回，其中每一行都是列表中的一个元素。

   • 它会读取整个文件，并根据换行符（\n）将文件分割成行。

     例如：

   with open("example.txt", "r") as file:
       lines = file.readlines()  # 读取所有行并存储在列表中
       for line in lines:
           print(line)

总之，我们可以根据需要，采用不同的方式从文件中读取数据。

• 如果希望将整个文件作为单个字符串读取时，使用 read()。
• 如果希望逐行读取和处理数据时，使用 readline()。
• 如果希望读取所有行并将它们存储在列表中以供进一步处理时，使用 readlines()。

总结

Python 为文件操作提供了强大的工具，允许开发人员有效地与文件中存储的数据进行交互。了解文件模式、打开和关闭文件以及使用读取和写入方法是任何 Python 程序员的基本技能。通过遵循最佳实践规范，我们可以确保文件操作代码高效、健壮且无错误。