Python 文件操作详解：读写、序列化与路径管理

路径书写建议：推荐使用正斜杠 / 或原始字符串 r'' 避免转义问题。

file = open('C:/Users/chris/Desktop/xxx.txt')

二、常用文件的访问模式

文本模式

• r：只读（文件必须存在）。
• w：只写（不存在则创建，存在则清空）。
• a：追加写（不存在则创建，存在则追加）。

二进制模式

非文本文件（如图片）需使用 b 模式，读取内容为字节类型，不可指定编码。

• rb, wb, ab

读写组合模式

• r+：读写，指针在开头。
• w+：写读，先清空再读写。
• a+：写读，指针在末尾。

注意：r+ 模式下若先写后读，写入内容可能覆盖后续原有内容，因为光标默认在文件头。

三、文件的读取和写入

读取方法

假设文件 data.txt 包含多行文本：

# read(): 全部读取
with open('data.txt', encoding='utf-8') as f:
    content = f.read()

# read(n): 按字符或字节读取
with open('data.txt', encoding='utf-8') as f:
    print(f.read(6))  # 读取前 6 个字符

# readline(): 读取一行
with open('data.txt', encoding='utf-8') as f:
    print(f.readline().strip())

# readlines(): 读取所有行为列表（大文件慎用，占内存）
with open('data.txt', encoding='utf-8') as f:
    lines = f.readlines()

# for 循环：迭代器方式，最节省内存
with open('data.txt', encoding='utf-8') as f:
    for line in f:
        print(line.strip())

写入方法

# w 模式：清空并写入
with open('output.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write('lucy 真帅')

# wb 模式：二进制写入（如复制图片）
with open('image.png', 'rb') as src:
    data = src.read()
with open('copy.png', 'wb') as dst:
    dst.write(data)

指针定位

• tell()：返回当前指针位置。
• seek(offset, whence)：移动指针。
  • whence=0：从文件头开始。
  • whence=1：从当前位置开始。
  • whence=2：从文件末尾开始。

with open('test.bin', 'rb') as f:
    f.seek(2, 0)  # 从开头跳过 2 字节
    print(f.read())

四、实现文件拷贝功能

使用二进制流逐块读取写入，适合大文件。

import os

file_name = input('请输入文件路径:')
if os.path.isfile(file_name):
    old_file = open(file_name, 'rb')
    names = os.path.splitext(file_name)
    new_file_name = names[0] + '.bak' + names[1]
    new_file = open(new_file_name, 'wb')

    while True:
        content = old_file.read(1024)
        if not content:
            break
        new_file.write(content)

    new_file.close()
    old_file.close()
else:
    print('文件不存在')

五、CSV 文件的读写

CSV 是以逗号分隔的纯文本表格数据。Python 提供 csv 模块。

写入 CSV

import csv
with open('test.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8-sig') as file:
    writer = csv.writer(file)
    writer.writerow(['name', 'age', 'score'])
    writer.writerows([['zhangsan', '18', '98'], ['lisi', '20', '99']])

*注：newline='' 防止 Windows 下出现空行。

读取 CSV

import csv
with open('test.csv', 'r', encoding='utf-8-sig') as file:
    reader = csv.reader(file)
    for row in reader:
        print(row)

六、内存 IO 操作

将数据暂存于内存缓冲区，类似文件操作。

StringIO

用于字符串。

from io import StringIO
f = StringIO()
f.write('hello\n')
print(f.getvalue())  # 获取内容
f.close()

BytesIO

用于二进制数据。

from io import BytesIO
f = BytesIO()
f.write('你好'.encode('utf-8'))
print(f.getvalue())
f.close()

七、sys 模块标准 IO

• sys.stdin：标准输入（键盘）。
• sys.stdout：标准输出（控制台）。
• sys.stderr：错误输出。

可重定向这些流到文件。

import sys
m = open('stdout.txt', 'w', encoding='utf-8')
sys.stdout = m
print('重定向输出')
m.close()

八、序列化和反序列化

对象无法直接写入文件，需转换为字符串或二进制。

JSON 模块

适用于跨平台、跨语言的数据交换，仅支持基本数据类型。

• dumps/dump：序列化。
• loads/load：反序列化。

import json
data = {'name': 'Alice', 'age': 25}
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False)
with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False)

Pickle 模块

适用于 Python 内部任意对象的持久化，生成二进制，不跨语言。

• 必须以二进制模式 (wb/rb) 打开文件。

import pickle
data = [1, 2, 3]
with open('data.pkl', 'wb') as f:
    pickle.dump(data, f)

with open('data.pkl', 'rb') as f:
    loaded_data = pickle.load(f)

JSON 与 Pickle 对比

九、异常处理与最佳实践

文件操作常涉及 IO 错误，应使用 try-except-finally 或 with 语句确保资源安全。

import os

filename = 'target.txt'
try:
    with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f:
        content = f.read()
except FileNotFoundError:
    print(f'{filename} 不存在')
except PermissionError:
    print('无权限访问')
except UnicodeDecodeError:
    print('编码错误，尝试其他编码')
finally:
    # 无论是否异常，此处可执行清理逻辑
    pass

最佳实践总结：

1. 始终优先使用 with open() 管理文件生命周期。
2. 明确指定 encoding，避免依赖系统默认值导致乱码。
3. 大文件读取避免 readlines()，改用迭代器。
4. 敏感数据写入建议使用 pickle 加密或 JSON 脱敏。
5. 路径处理使用 os.path 或 pathlib 保证跨平台兼容性。