Python 内置函数之open函数

1. open函数概述

在 Python 编程中，我们经常需要读取或写入文件来处理各种数据。Python 提供了一个内置函数 open 用于打开文件，并返回一个表示文件的对象。

open 函数的基本语法为：

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

参数说明：
– file：要打开的文件名或路径。
– mode：打开文件的模式，默认为 'r'，表示以只读模式打开文件。
– buffering：指定缓冲大小，值为 0 表示无缓冲，值为 1 表示行缓冲，值大于 1 表示指定缓冲区的大小。
– encoding：指定打开文件时使用的编码方式。
– errors：指定编码错误的处理方式，常见的有 'strict'（抛出异常，默认）、'ignore'（忽略错误）、'replace'（用指定字符替换错误）等。
– newline：设定读取或写入文件时使用的换行符，常用的有 None（根据系统自动选择）、''（不进行换行）、'\n' 等。
– closefd：设定关闭文件描述符（文件的整数编号）的行为，默认为 True，表示关闭文件描述符。
– opener：用于指定自定义文件打开器的函数。

2. 打开文件的不同模式

2.1. 只读模式（’r’）

当打开文件时使用只读模式（ 'r'）时，将只能读取文件内容，无法对文件进行写入操作。

file = open("example.txt", "r")
file.write("Hello World!")  # 会抛出异常

2.2. 写入模式（’w’）

当打开文件时使用写入模式（ 'w'）时，将会清空原有文件内容（如果文件已存在），并写入新的内容。

file = open("example.txt", "w")
file.write("Hello World!")
file.close()

以上代码将会创建一个名为 example.txt 的文件，并写入字符串 "Hello World!"。

2.3. 追加模式（’a’）

当打开文件时使用追加模式（ 'a'）时，将会在文件末尾追加新的内容，而不会删除原有内容。

file = open("example.txt", "a")
file.write("Hello World Again!")
file.close()

以上代码将会在 example.txt 文件的末尾追加字符串 "Hello World Again!"。

2.4. 二进制模式（’b’）

当打开文件时使用二进制模式（ 'b'）时，文件将以二进制的形式进行读取或写入。此模式常用于处理图片、音频、视频等文件。

file = open("example.png", "rb")  # 以二进制模式读取图片
file = open("example.wav", "wb")  # 以二进制模式写入音频

3. 关闭文件

在使用 open 函数打开文件后，我们需要及时关闭文件以释放系统资源。为了方便操作，Python 提供了 close 方法用于关闭文件。

3.1. 手动关闭文件

file = open("example.txt", "r")
# 一些文件操作
file.close()

close 方法会关闭文件，并释放文件相关的系统资源。

3.2. 使用 with 语句关闭文件

为了确保文件被正确关闭，我们可以使用 with 语句来打开文件。当离开 with 代码块时，文件将自动被关闭。

with open("example.txt", "r") as file:
    # 一些文件操作

4. 读取文件内容

open 函数返回的文件对象提供了多种方法用于读取文件内容。

4.1. read() 方法

read() 方法用于返回文件中的全部内容，返回的结果是一个字符串对象。

with open("example.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)

运行以上代码，将会打印出文件 "example.txt" 的全部内容。

4.2. readline() 方法

readline() 方法用于逐行读取文件内容。每次调用 readline() 方法时，将返回文件中的一行文本，并将文件指针移动到下一行的起始位置。

with open("example.txt", "r") as file:
    line1 = file.readline()
    line2 = file.readline()
    print(line1)
    print(line2)

运行以上代码，将会打印文件的前两行内容。

4.3. readlines() 方法

readlines() 方法用于读取文件中的所有行，并返回一个包含所有行的列表。

with open("example.txt", "r") as file:
    lines = file.readlines()
    for line in lines:
        print(line)

运行以上代码，将会打印文件中的每一行。

5. 写入文件内容

除了可以读取文件内容，open 函数返回的文件对象也提供了方法用于写入文件内容。

5.1. write() 方法

write() 方法用于向文件中写入字符串内容。如果文件已经存在，则会覆盖原有内容；如果文件不存在，则会新建一个文件。

with open("example.txt", "w") as file:
    file.write("Hello World!")

运行以上代码，将会清空原有文件内容，并写入字符串 "Hello World!"。

5.2. writelines() 方法

writelines() 方法用于向文件中写入多行内容。输入的参数是一个字符串列表，每个元素都代表一行文本。

with open("example.txt", "w") as file:
    lines = ["Hello", "World"]
    file.writelines(lines)

运行以上代码，将会写入两行 "Hello" 和 "World" 到文件中。

6. 使用指定的编码

默认情况下，open 函数以系统默认的编码方式打开文件。但在某些情况下，我们需要使用指定的编码方式进行读取或写入。这时，可以利用 encoding 参数来指定编码方式。

例如，如果要使用 UTF-8 编码打开文件：

with open("example.txt", "w", encoding='utf-8') as file:
    file.write("你好，世界！")

以上代码将会以 UTF-8 编码方式写入字符串 "你好，世界！"。

7. 错误处理和异常

在处理文件时，有时会遇到文件读取或写入时的错误。为了防止程序崩溃，我们可以利用异常处理来捕获并处理错误。

以下示例代码演示了当文件不存在时的异常处理：

try:
    file = open("nonexistent.txt", "r")
    content = file.read()
    print(content)
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在！")

以上代码将会捕获文件不存在的异常，并输出相应的提示信息。

8. 总结

open 函数是 Python 中处理文件的重要工具之一。通过不同的模式参数可以实现读取、写入、追加、二进制等不同的文件操作。在操作文件时，记得及时关闭文件以释放系统资源，并通过异常处理机制处理可能出现的错误。使用适当的编码方式可以确保文件内容的正确读取和写入。