Python文件读写、StringIO和BytesIO

1 IO的含义

在计算机中，IO是Input/Output的简写，也就是输入和输出。

由于程序和运行时数据是在内存中驻留，由CPU这个超快的计算核心来执行，涉及到数据交换的地方，通常是磁盘、网络等，就需要IO接口。

比如你访问百度首页，浏览器就需要通过网络IO获取网页。浏览器先会发送请求给百度服务器，告诉它想要的html网址，这个动作是往外发数据，叫Output。接着百度服务器把网页的内容发送过来，这个动作是从外面接收数据，叫Input。

所以，通常，程序完成IO操作会有Input和Output两个数据流。当然也有只用一个的情况，比如，从磁盘读取文件到内存，就只有Input操作，反过来，把数据写到磁盘文件里，就只是一个Output操作。

输入输出是相对的，要考虑具体的对象是什么。一般，当我们写的程序需要读取磁盘文件时，相当于把磁盘的数据输入到程序中，对于程序来说，读取的数据就属于Input，但是对于磁盘来说，相当于把数据输出给程序，输出的数据属于Output。

IO编程中，Stream（流）是一个很重要的概念，可以把流想象成一个水管，数据就是水管里的水，但是只能单向流动。Input Stream就是数据从外面（磁盘、网络）流进内存，Output Stream就是数据从内存流到外面去。对于浏览网页来说，浏览器和服务器之间至少需要建立两根水管，才可以既能发数据，又能收数据。

由于CPU和内存的速度远远高于外设的速度，所以，在IO编程中，就存在速度严重不匹配的问题。举个例子来说，比如要把100M的数据写入磁盘，CPU输出100M的数据只需要0.01秒，可是磁盘要接收这100M数据可能需要10秒，怎么办呢？有两种办法：

第一种是CPU等着，也就是程序暂停执行后续代码，等100M的数据在10秒后写入磁盘，再接着往下执行，这种模式称为同步IO。
另一种方法是CPU不等待，只是告诉磁盘，“您老慢慢写，不着急，我接着干别的事去了”，于是，后续代码可以立刻接着执行，这种模式称为异步IO。
同步和异步的区别就在于是否等待IO执行的结果。好比你去麦当劳点餐，你说“来个汉堡”，服务员告诉你，对不起，汉堡要现做，需要等5分钟，于是你站在收银台前面等了5分钟，拿到汉堡再去逛商场，这是同步IO。

你说“来个汉堡”，服务员告诉你，汉堡需要等5分钟，你可以先去逛商场，等做好了，我们再通知你，这样你可以立刻去干别的事情（逛商场），这是异步IO。

很明显，使用异步IO来编写程序性能会远远高于同步IO，但是异步IO的缺点是编程模型复杂。想想看，你得知道什么时候通知你“汉堡做好了”，而通知你的方法也各不相同。如果是服务员跑过来找到你，这是回调模式，如果服务员发短信通知你，你就得不停地检查手机，这是轮询模式。总之，异步IO的复杂度远远高于同步IO。

操作IO的能力都是由操作系统提供的，每一种编程语言都会把操作系统提供的低级C接口封装起来方便使用，Python也不例外。

读写文件是最常见的IO操作。Python内置了读写文件的函数，用法和C是兼容的。

读写文件前，我们先必须了解一下，在磁盘上读写文件的功能都是由操作系统提供的，现代操作系统不允许普通的程序直接操作磁盘，所以，读写文件就是请求操作系统打开一个文件对象（通常称为文件描述符），然后，通过操作系统提供的接口从这个文件对象中读取数据（读文件），或者把数据写入这个文件对象（写文件）。

2 读文件
要以读文件的模式打开一个文件对象，使用Python内置的open()函数，传入文件名和标示符：

>>> f = open('C:\\Users\\hfqn\\Desktop\\test.txt', 'r')

标示符’r’表示读，这样，我们就成功地打开了一个文件。

如果文件不存在，open()函数就会抛出一个IOError的错误，并且给出错误码和详细的信息告诉你文件不存在：

>>> f=open('C:\\Users\\hfqn\\Desktop\\notfound.txt', 'r')
Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'C:\\Users\\hfqn\\Desktop\\notfound.txt'

如果文件打开成功，接下来，调用read()方法可以一次读取文件的全部内容，Python把内容读到内存，用一个str对象表示：

>>> f.read()
'Hello, world!'

最后一步是调用close()方法关闭文件。文件使用完毕后必须关闭，因为文件对象会占用操作系统的资源，并且操作系统同一时间能打开的文件数量也是有限的：

>>> f.close()

由于文件读写时都有可能产生IOError，一旦出错，后面的f.close()就不会调用。所以，为了保证无论是否出错都能正确地关闭文件，我们可以使用try … finally来实现：

'''
遇到问题没人解答？小编创建了一个Python学习交流QQ群：579817333
寻找有志同道合的小伙伴，互帮互助,群里还有不错的视频学习教程和PDF电子书！
'''
try:f = open('\path\to\file', 'r')print(f.read())
finally:if f:f.close()

但是每次都这么写实在太繁琐，所以，Python引入了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())

这和前面的try … finally是一样的，但是代码更佳简洁，并且不必调用f.close()方法。

调用read()会一次性读取文件的全部内容，如果文件有10G，内存就爆了，所以，为保险起见，可以反复调用read(size)方法，每次最多读取size个字节的内容。

另外，调用readline()可以每次读取一行内容，调用readlines()一次读取所有内容并按行返回list。因此，要根据需要决定怎么调用。

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：

'''
遇到问题没人解答？小编创建了一个Python学习交流QQ群：579817333
寻找有志同道合的小伙伴，互帮互助,群里还有不错的视频学习教程和PDF电子书！
'''
with open('\path\to\file', 'r') as f:for line in f.readlines():print(line.strip())         # 把末尾的'\n'删掉

前面讲的默认都是读取文本文件，并且是UTF-8编码的文本文件。要读取二进制文件，比如图片、视频等等，用’rb’模式打开文件即可：

>>> f = open('C:\\Users\\hfqn\\Desktop\\test.jpg', 'rb')
>>> f.read()
b''\x89PNG\r\n\x1a\n\x00\x00\x00...'     # 十六进制表示的字节

要读取非UTF-8编码的文本文件，需要给open()函数传入encoding参数，例如，读取GBK编码的文件：

>>> f = open('C:\\Users\\hfqn\\Desktop\\gbk.txt','r',encoding='gbk')
>>> f.read()
'人生苦短，我用python'

遇到有些编码不规范的文件，你可能会遇到UnicodeDecodeError，因为在文本文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。遇到这种情况，open()函数还接收一个errors参数，表示如果遇到编码错误后如何处理。最简单的方式是直接忽略：

>>> f = open('C:\\Users\\hfqn\\Desktop\\gbk.txt','r',encoding='gbk', errors='ignore')

3 写文件

写文件和读文件是一样的，唯一区别是调用open()函数时，传入标识符’w’或者’wb’表示写文本文件或写二进制文件：

'''
遇到问题没人解答？小编创建了一个Python学习交流QQ群：579817333
寻找有志同道合的小伙伴，互帮互助,群里还有不错的视频学习教程和PDF电子书！
'''
>>> f = open('C:\\Users\\hfqn\\Desktop\\test.txt', 'w')
>>> f.write('Hello, world!')
>>> f.close()

你可以反复调用write()来写入文件，但是务必要调用f.close()来关闭文件。

当我们写文件时，操作系统往往不会立刻把数据写入磁盘，而是放到内存缓存起来，空闲的时候再慢慢写入。只有调用close()方法时，操作系统才保证把没有写入的数据全部写入磁盘。忘记调用close()的后果是数据可能只写了一部分到磁盘，剩下的丢失了。所以，还是用with语句来得保险：

with open('C:\\Users\\hfqn\\Desktop\\test.txt', 'w') as f:f.write('Hello, world!')

要写入特定编码的文本文件，请给open()函数传入encoding参数，将字符串自动转换成指定编码。

4 StringIO和BytesIO

很多时候，数据读写不一定是文件，也可以在内存中读写。StringIO就是在内存中读写str。

要把str写入StringIO，我们需要先创建一个StringIO，然后，像文件一样写入即可：

'''
遇到问题没人解答？小编创建了一个Python学习交流QQ群：579817333
寻找有志同道合的小伙伴，互帮互助,群里还有不错的视频学习教程和PDF电子书！
'''
>>> 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。

要读取StringIO，可以用一个str初始化StringIO，然后，像读文件一样读取：

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

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

BytesIO实现了在内存中读写bytes，我们创建一个BytesIO，然后写入一些bytes：

'''
遇到问题没人解答？小编创建了一个Python学习交流QQ群：579817333
寻找有志同道合的小伙伴，互帮互助,群里还有不错的视频学习教程和PDF电子书！
'''
>>> from io import BytesIO
>>> f = BytesIO()
>>> f.write('中文'.encode('utf-8'))
6
>>> print(f.getvalue())
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

注意，写入的不是str，而是经过UTF-8编码的bytes。

和StringIO类似，可以用一个bytes初始化BytesIO，然后，像读文件一样读取：

>>> 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。

Python文件读写、StringIO和BytesIO相关推荐

python文件读写_python基础-文件读写'r' 和 'rb'区别
一.Python文件读写的几种模式: r,rb,w,wb 那么在读写文件时,有无b标识的的主要区别在哪里呢? 1.文件使用方式标识 'r':默认值,表示从文件读取数据. 'w':表示要向文件写入数据, ...
肝！超好懂的 Python 文件读写教程！
(扫码关注) 作者:黄伟呢源自:数据分析与统计学之美 1.文件读写的流程 1)类比windows中手动操作txt文档,说明python中如何操作txt文件? ① windows中手动操作txt文件的 ...
python文件读取模式_day-2 python 文件读写模式r,r+,w,w+,a,a+的区别
r+和w+都是可读可写,区别在于r+读文件时,不会覆盖之前的内容,之前的内容能够读出来:w+读时,会覆盖之前的内容:所以读文件时,用r或者r+ #读操作 r 1 filepath = 'aa.log' ...
Python 文件读写
Python 文件读写 Python内置了读写文件的函数,用法和C是兼容的.本节介绍内容大致有:文件的打开/关闭.文件对象.文件的读写等. 本章节仅示例介绍 TXT 类型文档的读写,也就是最基础的文件 ...
Python 文件读写操作-Python零基础入门教程
目录一.Python 文件的打开 open 二.Python 文件的关闭 close 三.Python 文件的读取 read 1.read 函数 2.readline 函数 3.readlines ...
python文件读写及形式转化和CGI的简单应用
一丶python文件读写学习笔记 open() 将会返回一个 file 对象,基本语法格式如下: open(filename, mode) filename:包含了你要访问的文件名称的字符串值. mo ...
seek是python文件操作方法吗,seek引发的python文件读写的问题
我的需求很简单,就是统计一下我的安装脚本执行的次数和时间,格式是这样的 install_times:1|install_times:2018-09-03 15:58:46 install_times: ...
python异步读写文件_一文彻底搞懂python文件读写
Python文件读写一,I/O操作 I/O在计算机中是指Input/Output,也就是Stream(流)的输入和输出.这里的输入和输出是相对于内存来说的,Input Stream(输入流)是指数据 ...
python 文件读写with open模式r,r+ w,w+ a,a+区别详解
python 文件读写with open模式r,r+ w,w+ a,a+区别详解 python中的 with open主要要来进行文件读写的操作在 Python 中使用文件的关键函数是 open() ...
python 输出文件分隔符_使用Python文件读写,自定义分隔符的方法
使用Python文件读写,自定义分隔符的方法发布时间:2020-07-06 11:07:56 来源:亿速云阅读:121 作者:清晨小编给大家分享一下使用Python文件读写,自定义分隔符的方法, ...

Python文件读写、StringIO和BytesIO

Python文件读写、StringIO和BytesIO相关推荐

最新文章

热门文章