重拾Python学习（八）----------IO编程

本文参考：廖雪峰的官方网站：https://www.liaoxuefeng.com

文件读写

读文件

读文件的模式打开一个文件对象open()
一次读取文件的全部内容read()
关闭文件close()

>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'r')
>>> f.read()
'Hello, world!'
>>> f.close()

with语句来自动帮我们调用close()方法

with open('/path/to/file', 'r') as f:
    print(f.read())

read()会一次性读取文件的全部内容，保险起见，可以反复调用read(size)方法，每次最多读取size个字节的内容
readline()可以每次读取一行内容
readlines()一次读取所有内容并按行返回list

如果文件很小，read()一次性读取最方便；如果不能确定文件大小，反复调用read(size)比较保险；如果是配置文件，调用readlines()最方便

for line in f.readlines():
    print(line.strip()) # 把末尾的'\n'删掉

二进制文件

读取二进制文件，比如图片、视频，'rb'模式打开文件

>>> f = open('/Users/michael/test.jpg', 'rb')
>>> f.read()
b'\xff\xd8\xff\xe1\x00\x18Exif\x00\x00...' # 十六进制表示的字节

字符编码

open()函数传入encoding参数

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk')
>>> f.read()
'测试'

写文件

传入标识符'w'或者'wb'

with open('/Users/michael/test.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world!')

以'w'模式写入文件时，如果文件已存在，会直接覆盖（相当于删掉后新写入一个文件），传入'a'以追加（append）模式写入

与C语言中的open()、read()、write()的文件操作非常类似

StringIO和BytesIO

`StringIO`

StringIO就是在内存中读写str

把str写入StringIO：

>>> from io import StringIO
>>> f = StringIO()
>>> f.write('hello')
5
>>> f.write(' ')
1
>>> f.write('world!')
6
>>> print(f.getvalue())
hello world!

getvalue()方法用于获得写入后的str

读取StringIO：

>>> from io import StringIO
>>> f = StringIO('Hello!\nHi!\nGoodbye!')
>>> while True:
...     s = f.readline()
...     if s == '':
...         break
...     print(s.strip())
...
Hello!
Hi!
Goodbye!

`BytesIO`

StringIO操作的只能是str，如果要操作二进制数据，就需要使用BytesIO

>>> from io import BytesIO
>>> f = BytesIO()
>>> f.write('中文'.encode('utf-8'))
6
>>> print(f.getvalue())
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

写入的不是str，而是经过UTF-8编码的bytes

>>> from io import BytesIO
>>> f = BytesIO(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87')
>>> f.read()
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

StringIO和BytesIO是在内存中操作str和bytes的方法，使得和读写文件具有一致的接口

操作文件和目录

`os`模块

>>> import os
>>> os.name # 操作系统类型
'posix'
>>> os.uname() # 获取详细的系统信息
posix.uname_result(sysname='Darwin', nodename='MichaelMacPro.local', release='14.3.0', version='Darwin Kernel Version 14.3.0: Mon Mar 23 11:59:05 PDT 2015; root:xnu-2782.20.48~5/RELEASE_X86_64', machine='x86_64')
>>> os.environ # 环境变量
environ({'VERSIONER_PYTHON_PREFER_32_BIT': 'no', 'TERM_PROGRAM_VERSION': '326', 'LOGNAME': 'michael', 'USER': 'michael', 'PATH': '/usr/bin:/bin:/usr/sbin:/sbin:/usr/local/bin:/opt/X11/bin:/usr/local/mysql/bin', ...})

操作文件和目录

os模块，os.path模块

# 查看当前目录的绝对路径:
>>> os.path.abspath('.')
'/Users/michael'
# 在某个目录下创建一个新目录，首先把新目录的完整路径表示出来:
>>> os.path.join('/Users/michael', 'testdir')
'/Users/michael/testdir'
# 然后创建一个目录:
>>> os.mkdir('/Users/michael/testdir')
# 删掉一个目录:
>>> os.rmdir('/Users/michael/testdir')

把两个路径合成一个时os.path.join()
拆分路径时os.path.split()

>>> os.path.split('/Users/michael/testdir/file.txt')
('/Users/michael/testdir', 'file.txt')

直接让你得到文件扩展名os.path.splitext()

>>> os.path.splitext('/path/to/file.txt')
('/path/to/file', '.txt')

文件操作

# 对文件重命名:
>>> os.rename('test.txt', 'test.py')
# 删掉文件:
>>> os.remove('test.py')

shutil模块中找到很多实用函数，它们可以看做是os模块的补充，如copyfile()

>>> [x for x in os.listdir('.') if os.path.isdir(x)]
['.lein', '.local', '.m2', '.npm', '.ssh', '.Trash', '.vim', 'Applications', 'Desktop', ...]

列出所有的.py文件：

>>> [x for x in os.listdir('.') if os.path.isfile(x) and os.path.splitext(x)[1]=='.py']
['apis.py', 'config.py', 'models.py', 'pymonitor.py', 'test_db.py', 'urls.py', 'wsgiapp.py']

序列化

把变量从内存中变成可存储或传输的过程称之为序列化，pickle模块

Java称之为serialization

把任意对象序列化成一个bytespickle.dumps()，就可以把这个bytes写入文件

>>> import pickle
>>> d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
>>> pickle.dumps(d)
b'\x80\x03}q\x00(X\x03\x00\x00\x00ageq\x01K\x14X\x05\x00\x00\x00scoreq\x02KXX\x04\x00\x00\x00nameq\x03X\x03\x00\x00\x00Bobq\x04u.'

直接把对象序列化后写入一个file-like Objectpickle.dump()

>>> f = open('dump.txt', 'wb')
>>> pickle.dump(d, f)
>>> f.close()

反序列化出对象pickle.loads()，从一个file-like Object中直接反序列化出对象pickle.load()

>>> f = open('dump.txt', 'rb')
>>> d = pickle.load(f)
>>> f.close()
>>> d
{'age': 20, 'score': 88, 'name': 'Bob'}

JSON

Python对象变成一个JSON：

>>> import json
>>> d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
>>> json.dumps(d)
'{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'

dumps()方法返回一个str，内容就是标准的JSON，dump()方法可以直接把JSON写入一个file-like Object
JSON反序列化为Python对象，用loads()或者对应的load()方法

>>> json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
>>> json.loads(json_str)
{'age': 20, 'score': 88, 'name': 'Bob'}

JSON进阶

class的实例对象序列化为JSON

import json

class Student(object):
    def __init__(self, name, age, score):
        self.name = name
        self.age = age
        self.score = score

s = Student('Bob', 20, 88)
print(json.dumps(s))

Traceback (most recent call last):
  ...
TypeError: <__main__.Student object at 0x10603cc50> is not JSON serializable

dumps()方法不知道如何将Student实例变为一个JSON的{}对象

需要为Student专门写一个转换函数：

def student2dict(std):
    return {
        'name': std.name,
        'age': std.age,
        'score': std.score
    }

Student实例首先被student2dict()函数转换成dict，然后再被顺利序列化为JSON：

>>> print(json.dumps(s, default=student2dict))
{"age": 20, "name": "Bob", "score": 88}

把任意class的实例变为dict：

print(json.dumps(s, default=lambda obj: obj.__dict__))

把JSON反序列化为一个Student对象实例，loads()方法首先转换出一个dict对象，然后，我们传入的object_hook函数负责把dict转换为Student实例：

def dict2student(d):
    return Student(d['name'], d['age'], d['score'])

>>> json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
>>> print(json.loads(json_str, object_hook=dict2student))
<__main__.Student object at 0x10cd3c190>