python的io模块

Posted 2022-12-08 哦...

open函数是一个工厂函数。根据传入的变量，open函数会进行文件的开启、文件对象的创建与设定，然后返回文件对象。我们来看一下指定不同变量时，open函数具体为我们返回了什么类型的文件对象呢：

>>> open('Documents/me.txt')
<_io.TextIOWrapper name='Documents/me.txt' mode='r' encoding='cp936'>
>>> open('Documents/me.txt','rb')
<_io.BufferedReader name='Documents/me.txt'>
>>> open('Documents/me.txt','rb',buffering = 0)
<_io.FileIO name='Documents/me.txt' mode='rb' closefd=True>

Python的IO大致分为三个类型：文本IO(Text IO)、二进制IO(Binary IO)和原始IO(Raw IO)。而上面的TextIOWrapper、BufferedReader、FileIO恰好就是上述三种类型的代表者。

我们通过一张图了解一下io模块中类的继承关系：

接下来我们就可以手动建立文件对象了。

原始IO是无缓冲(Buffer)的低阶字节流操作。如果想以最基本的二进制方式读取文件，就可以直接创建一个FileIO对象。

>>> import io
>>> with io.FileIO('Documents/me.txt') as fin:
	print(fin.read())

b'\\xd1\\xa7\\xbb\\xe1\\xcb\\xbc\\xbf\\xbc\\xa3\\xac\\xb0\\xae\\xc9\\xcf\\xb1\\xe0\\xb3\\xcc\\xa1\\xa3\\r\\n\\r\\n\\r\\n'

 化名为fin的FileIO对象会逐字节读取文件的内容。FileIO支持的操作模式包括r\\w\\x\\a， 默认是r。由于是面向字节的，所以不存在区分b还是t这样的额外说明。

为了提升FileIO的效率，可以为其加上缓存：

>>> import io
>>> with io.BufferedReader(io.FileIO('Documents/me.txt')) as fin:
	print(fin.read())

b'\\xd1\\xa7\\xbb\\xe1\\xcb\\xbc\\xbf\\xbc\\xa3\\xac\\xb0\\xae\\xc9\\xcf\\xb1\\xe0\\xb3\\xcc\\xa1\\xa3\\r\\n\\r\\n\\r\\n'

BufferedReader以及BufferedWriter的作用就是一个包裹器，包裹RawIOBase实例。典型的装饰者模式，提升文件的读取效率。

TextIOWrapper也是一个包裹器，包裹BufferedIOBase实例，在缓存式读取二进制内容的基础上，通过指定的字符集，在二进制与字符之间进行转化：

>>> import io
>>> with io.TextIOWrapper(io.BufferedReader(io.FileIO('Documents/me.txt')),'utf8') as fin:
	print(fin.read())

	
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如果数据的读取来源或写入目的地并不是磁盘文件，而是内存中的某个对象，那么可以使用BytesIO和StringIO，与文件对象相似的API在内存中对数据进行操作，效率会大大提升。

BytesIO是BufferedIOBase的子类，可以直接构造实例(空的)，或者指定一个初始的bytes类型对象，基于该对象进行实例创建。有了BytesIO实例，就可以进行数据的写入和读取了：

import io

bio = io.BytesIO(b'hello, python')
print(bio.read())
bio.seek(6)
bio.write(b'Kitty:)')
print(bio.getvalue())

运行结果：

b'hello, python'
b'hello,Kitty:)'

在对BytesIO实例操作完毕后，通常使用getvalue函数获取全部数据。

BytesIO是基于字节，StringIO就是基于字符的。StringIO是TextIOBase的子类，与BytesIO类似，对StringIO的操作完毕后，也使用getvalue函数获取全部数据。

import io

sio = io.StringIO()
sio.write('hello, python')
sio.write(' and ')
sio.write('Kitty:)')
print(sio.getvalue())

运行结果：

hello, python and Kitty:)

本文参考了林信良编写的《Python编程技术手册》第8章内容，有删改。