IO，文件，字节串(bytes)，文件读写基本操作

Posted 2022-04-09 alan-song

IO      

1. 定义
>在内存中存在数据交换的操作认为是IO操作,比如和终端交互 ,和磁盘交互，和网络交互等

2. 程序分类

>* IO密集型程序：在程序执行中有大量IO操作，而cpu运算较少。消耗cpu较少，耗时长。

>* 计算密集型程序：程序运行中计算较多，IO操作相对较少。cpu消耗多，执行速度快，几乎没有阻塞。

文件

文件是保存在持久化存储设备(硬盘、U盘、光盘..)上的一段数据。从功能角度分为文本文件（打开后会自动解码为字符）、二进制文件(视频、音频等)。在Python里把文件视作一种类型的对象，类似之前学习过的其它类型。

字节串（bytes）
在python3中引入了字节串的概念，与str不同，字节串以字节序列值表达数据，更方便用来处理二进程数据。因此在python3中字节串是常见的二进制数据展现方式。

* 普通的ascii编码字符串可以在前面加b转换为字节串，例如：b‘hello‘
* 字符串转换为字节串方法 ：str.encode()
* 字节串转换为字符串方法 : bytes.decode()  

文件读写

对文件实现读写的基本操作步骤为：打开文件，读写文件，关闭文件

 1 """
 2 file_open.py
 3 文件打开方式训练
 4 """
 5 
 6 #　打开文件
 7 try:
 8     # fd = open(‘a.py‘,‘r‘) #　以只读打开
 9     # fd = open(‘a.py‘,‘w‘) # 以只写方式打开
10     # fd = open(‘a.py‘,‘a‘) #　追加方式
11 
12     """
13     普通的文本文件　
14     既可以使用文本方式打开也可以使用二进制方式打开
15     二进制文件则必须以二进制方式打开
16     """
17     fd = open(‘a.py‘,‘rb‘) #　二进制方式
18     print(fd)
19 except Exception as e:
20     print(e)
21 
22 # 读写文件
23 
24 # 关闭文件
25 fd.close()

open.py

 1 """
 2 file_read.py
 3 文件读取演示
 4 """
 5 
 6 # 打开文件
 7 f = open(‘test‘,‘r‘)
 8 
 9 #　ｒｅａｄ 循环读取
10 # while True:
11 #     #　读到文件结尾返回空字符串
12 #     data = f.read(1024) #每次最多读１００字符
13 #     # 　读到结尾跳出循环
14 #     if not data:
15 #         break
16 #     print(data)
17 
18 # 读取一行内容
19 # data = f.readline(10) #　读取前１０个字符
20 # print("一行内容：",data)
21 # data = f.readline() # 读完第一行剩余内容
22 # print("一行内容：",data)
23 
24 # 将内容读取为列表，每行为列表一个元素
25 # data = f.readlines(18) #前18个字符所在的行作为读取对象
26 # print(data)
27 
28 # f为可迭代对象
29 for i in f:
30     print(i)  #　每次迭代到一行内容
31 
32 #　关闭
33 f.close()

read.py

 1 """
 2 file_write.py
 3 文件写操作演示
 4 """
 5 
 6 #　打开文件
 7 # f = open(‘test‘,‘w‘)
 8 # f = open(‘img.jpg‘,‘wb‘)
 9 f = open(‘test‘,‘a‘)  #　追加
10 
11 #　写操作
12 # f.write("hello 死鬼\n".encode())
13 # f.write("哎呀，干啥".encode())
14 
15 # 将列表写入 人为添加换行
16 l = [‘hello world\n‘,‘哈哈哈‘]
17 f.writelines(l)
18 
19 f.close()

write.py

 

1. 打开文件

```python
file_object = open(file_name, access_mode=‘r‘, buffering=-1)
功能：打开一个文件，返回一个文件对象。
参数：file_name  文件名；
     access_mode  打开文件的方式,如果不写默认为‘r’  
          文件模式                        操作
              r                    以读方式打开 文件必须存在
              w                    以写方式打开
                                   文件不存在则创建，存在清空原有内容  
              a                    以追加模式打开  
              r+                   以读写模式打开 文件必须存在
              w+                   以读写模式打开文件
                                   不存在则创建，存在清空原有内容
              a+                   以读写模式打开 追加模式
              rb                   以二进制读模式打开 同r
              wb                   以二进制写模式打开 同w
              ab                   以二进制追加模式打开 同a
              rb+                  以二进制读写模式打开 同r+
              wb+                  以二进制读写模式打开 同w+
              ab+                  以二进制读写模式打开 同a+
     buffering  1表示有行缓冲，默认则表示使用系统默认提供的缓冲机制。
返回值：成功返回文件操作对象。
```

>缓冲:系统自动的在内存中为每一个正在使用的文件开辟一个缓冲区，从内存向磁盘输出数据必须先送到内存缓冲区，再由缓冲区送到磁盘中去。从磁盘中读数据，则一次从磁盘文件将一批数据读入到内存缓冲区中，然后再从缓冲区将数据送到程序的数据区。


2. 读取文件

>read([size])
>功能： 用来直接读取文件中字符。
>参数： 如果没有给定size参数（默认值为-1）或者size值为负，文件将被读取直至末尾，给定size最多读取给定数目个字符（字节）。
>返回值： 返回读取到的内容
>* 注意：文件过大时候不建议直接读取到文件结尾，读到文件结尾会返回空字符串。

>readline([size])
>功能： 用来读取文件中一行
>参数： 如果没有给定size参数（默认值为-1）或者size值为负，表示读取一行，给定size表示最多读取制定的字符（字节）。
>返回值： 返回读取到的内容

>readlines([sizeint])
>功能： 读取文件中的每一行作为列表中的一项
>参数： 如果没有给定size参数（默认值为-1）或者size值为负，文件将被读取直至末尾，给定size表示读取到size字符所在行为止。
>返回值： 返回读取到的内容列表


>文件对象本身也是一个可迭代对象，在for循环中可以迭代文件的每一行。
```python
for line in f:
     print(line)
```

3. 写入文件

>write(string)
>功能: 把文本数据或二进制数据块的字符串写入到文件中去
>参数：要写入的内容
>* 如果需要换行要自己在写入内容中添加\n

>writelines(str_list)
>功能：接受一个字符串列表作为参数，将它们写入文件。
>参数: 要写入的内容列表

4. 关闭文件

打开一个文件后我们就可以通过文件对象对文件进行操作了，当操作结束后使用close（）关闭这个对象可以防止一些误操作，也可以节省资源。

>file_object.close()

5. with操作

python中的with语句使用于对资源进行访问的场合，保证不管处理过程中是否发生错误或者异常都会执行规定的“清理”操作，释放被访问的资源，比如有文件读写后自动关闭、线程中锁的自动获取和释放等。

with语句的语法格式如下：

```python
with context_expression [as target(s)]:
    with-body
```

通过with方法可以不用close(),因为with生成的对象在语句块结束后会自动处理，所以也就不需要close了，但是这个文件对象只能在with语句块内使用。

```python
with open(‘file‘,‘r+‘) as f:
    f.read()
```  

>注意
>> 1. 加b的打开方式读写要求必须都是字节串
>> 2. 无论什么缓冲，当程序结束或者文件被关闭时都会将缓冲区内容写入磁盘

 

其他操作

刷新缓冲区

flush()
该函数调用后会进行一次磁盘交互，将缓冲区中的内容写入到磁盘。