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本小节介绍一个特殊的函数——open函数，因为到目前为止，我们写的程序都非常的简陋，应用范围狭窄，而通过open函数，我们就可以将程序得以扩展到文件和流的领域。

打开文件

通过open函数打开文件，其语法如下：

open(
    file, 
    [mode='r', buffering=None, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True]
)

open函数打开文件或文件描述符并返回文件对象，如果无法打开则抛出OSError错误。

file参数为字符串或者是字节对象的路径或者相对路径(当前工作目录)。

buffering参数控制着文件的缓冲，如果参数是0或者False，那么就是说无缓冲，所有的读写操作都是直接针对硬盘的操作。如果参数是1或者True，那么意为Python会使用内存代替硬盘，从而让程序变得更快，只有使用flush或者close时，缓冲区的文件才会更新到硬盘。

encoding参数指以什么方式操作文件，该参数只适用于文本模式。

errors参数指定如何处理编码和解码错误。仅适用于文本模式。

newline参数为换行符控制换行符模式的工作方式，仅适用于文本模式，如果该参数为None，那么它的工作方式是，从文件流中读取输入时，启用通用换行符模式，将所有的换行符(\r\n 或者\n)转换为\n，再返回给调用者。

closefd参数为True时，则为传入file参数为文件的文件名。为False时传入的file参数只能是文件描述符。什么是文件描述符？在UNIX平台的系统中，文件描述符就是一个非负数，比如说，打开一个文件，就会得到一个文件描述符。

mode为可选参数，用于指定打开文件的模式，默认为r，以读的方式打开文件，常用的mode模式如下所示：

mode	描述
r	打开文件，以读的方式，默认的方式
w	以写的方式打开文件，如果原文件存在则会被覆盖，如果没有此文件就会创建，前提是该模式下必须保证文件目录的存在
a	以追加的方式打开文件，如果文件存在则从原文件的末尾写入，否则会创建文件
rb	打开文件，以二进制的形式读文件
ab	以二进制追加模式打开文件
wb	以二进制写模式打开，打开前原文件会被清空

一般地，如果Python处理的是文本文件，使用r、w模式没有任何问题。但有时会处理一些其他类型文件(二进制文件)，如音、视频文件，那么就应该在模式参数中增加b模式，如rb模式读取二进制文件。那么为什么使用rb模式？

如果使用rb模式，通常跟r模式不会有太大区别，仍然是读取一定的字节，并且能执行文本文件的相关操作。Python使用二进制模式关键点是给出原样的文件。而文本模式下则不一定。

因为在于Python对于文本文件的操作方式有些不同，其中就有标准化换行符。一般的，Python的标准换行符是\n，表示结束一行并另起一行，这也是UNIX系统的规范。而Windows系统中则是\r\n，但无需担心，Python会自动在各平台间(包括Mac平台)帮我们转换。但这并不足以解决问题，因为二进制文件中(音、视频)很可能包含这些换行符。如果Python以文本模式处理这些文件，那么很可能就破坏了文件。为了避免此类问题，就要以二进制的方式操作这些文件，这样在操作中就不会发生转换从而避免文件损坏。

如果在读的时候以通用的模式读取文件，则所有的文件都统一转换为\n，从而不用考虑平台问题。

open函数常用的参数为file、encoding、mode三个参数。

常用方法

既然打开了文件，就要对文件做些什么了！接下来介绍文件对象的一些方法。

对文件的操作最重要的就是读和写了，那么拿到一个文件对象f时，通过f.read和f.write两个方法完成读写操作。

w模式和write

f1 = open('t1.txt', mode='w')
f1.write('hello')
f1.write('world')
f1.close()

上例，open函数以写的方式打开t1.txt文件并将文件句柄f1返回，w模式的特点是如果文件不存在就创建文件，文件存在就覆盖写，并且这个文件句柄只能写入普通的文本字符串(写入bytes类型的文件会报错)。通过文件句柄调用写方法将两个字符串写入文件中，然后关闭文件句柄。此时如果你打开t1.txt文件的话，会发现这两个字符串紧挨着在一行上。这是因为两个字符串之间没有换行符\n。

来，我们加上换行符：

f1 = open('t1.txt', mode='w')
f1.write('hello\n')
f1.write('world\n')
f1.close()

现在，这两个字符串各占一行了。

r模式和read系列

那么如何读文件呢？

f2 = open('t1.txt', mode='r')
content = f2.read()
print(content)
f2.close()
"""
hello
world
"""

上例，首先以读模式拿到文件句柄f2，然后使用read方法一次性读取t1.txt内的所有内容。注意，r模式读取普通的文本字符串(读取bytes类型的文本文件会报错)。最后关闭文件句柄。

这里思考一个问题，read是一次性的读取所有文件内容，但如果文件特别大的话，比如有两个G的日志文件，将这么大的文件一次性的读取到内存中，是不合理的，所以，可以在read的时候指定每次读的字节数大小：

f3 = open('t1.txt', mode='r')
content = f3.read(5)
print(content)
content = f3.read(5)
print(content)
f3.close()
"""
hello

worl
"""

上例，当第一次读的时候，读了5个字节的内容hello，第二次读的时候，从第一次读的位置后面继续往后读5个字节，首先读到了一个换行符\n，然后在读第二行的四个字节worl。

除了在read，还有其他的读方法：

f4 = open('t1.txt', mode='r')
content = f4.readline()
print(content)
f4.close()

f5 = open('t1.txt', mode='r')
content = f5.readlines()
print(content)
f5.close()
"""
hello

['hello\n', 'world\n']
"""

上例，readline每次读一行(两次打印结果之间的空行是第一行的\n)，readlines读取所有行，并以列表的形式返回。

a模式

有些情况不能覆盖写，而是要追加写，比如日志文件，这就用到了a模式——追加写：

f6 = open('t1.txt', 'a')
for i in "hello":
    f6.write('{}{}'.format(i, '\n'))
f6.close()

追加写模式中，如果文件存在，则以追加的方式继续写入，如果文件不存在就创建文件，然后以追加的方式写入。

wb/ab/rb

之前处理的都是文本字符串，要处理音视频、图片等二进制类型的文件时，就需要搭配使用b模式了，b模式标识处理的是二进制文件：

f7 = open('t1.png', 'rb')
content = f7.read()

f8 = open('t2.png', 'wb')
f8.write(content)

f7.close()
f8.close()

上例，要处理的是图片类型的文件，所以要使用b模式来读写。如果要传输的是视频之类的，就要考虑使用ab模式了。

seek/tell

除了上面read系列的顺序读取文件，Python还提供了随机读取文件方法：

f9 = open('t1.txt', 'r')
print(f9.tell())
f9.seek(2)
print(f9.tell())
content = f9.read()
print(content)
print(f9.tell())
f9.close()
"""
0
2
llo
world
12
"""

上例，seek(offset, [whence])方法意为把当前读(或写)的位置移动到由offset和whence定义的位置，offset表示偏移的字节量，而whence为可选参数，搭配offset使用，表示从哪个位置开始偏移，0表示从文件开头开始，1代表从当前位置开始开始，2表示从文件末尾开始偏移。 而tell方法则返回当前指针所在的位置。

关闭文件

我们为什么在对文件对象f操作完毕之后，都要去关闭它？

f14 = open('t1.txt', 'w')
f14.write('hello\n')
# f14.close()
f15 = open('t1.txt', 'r')
content = f15.read()
print(content)

上例，如果f14文件句柄不关闭，f15文件句柄则无法读取文件内容。这只是其中一种情况。

有时候，Python解释器因为某些原因如提高程序运行速度，会将文件缓存在内存中某个地方。但碰到意外如程序突然崩溃，就会造成这些缓存数据没有及时写入硬盘。也为了降低系统对打开文件的资源占用，如在Linux系统中，对打开文件数会有限制，超过限制则无法打开文件。为了避免这些可能出现的问题，在对文件处理完毕之后及时关闭文件。

而关闭文件则有两种方式，一起来看看吧！

手动关闭文件

手动关闭就是使用f.close来完成。这无需多说了：

f14 = open('t1.txt', 'w')
f14.write('hello\n')
f14.close()
f15 = open('t1.txt', 'r')
content = f15.read()
print(content)
f6.close()

自动关闭文件

但每次都手动关闭文件，比较麻烦，Python又提供了with语句来解决这个麻烦。

with语句：

with open(...) as f:
    f.read()

open函数的参数不变，关键字as后面的文件对象f可以自定义。

with语句允许使用上下文管理器，上下文管理器则是支持__enter__与__exit__方法的对象。__enter__方法没有参数，当程序执行到with语句的时候被触发，返回值绑定在文件对象f上。而__exit__方法则有三个参数，包括异常类型、异常对象、异常回溯。现在无需深入了解这个三个参数，只需知道当with语句执行完毕，也就是对文件的操作执行完毕，with会自动执行__exit__方法来关闭文件。

来个示例：

with open('t1.txt', 'w') as f:
    f.write('with 语句真省事')
    
with open('t1.txt', 'r') as f:
    f.read()  # with 语句真省事

with语句无疑帮我们做了很大的工作，让我们专心于文件操作本身。

当然了，with语句的功能不仅限于此，它还有其他的用法，这里不做过多的探讨。

f是什么？

我们对一个文件操作，总是要拿到这个文件句柄来做操作，那么这个文件句柄是什么呢？

from collections import Iterable

f = open('t1.txt', 'r')
print(isinstance(f, Iterable))  # True

由上例可以看到，文件句柄f它也是一个可迭代对象，那么我们就可以通过循环来取值。

f = open('t1.txt', 'r')
for i in f:
    print(i)

"""
hello

world
"""

每次循环读取一行数据。