第9.2节 Python的文件打开函数open详解

一、引言
在操作一个文件前，大部分情况需要先打开文件，才能进行，在Python中使用内置函数open来打开一个文件。open函数是Python的一个内置函数，io模块定义的函数open是该内置函数的同义词（这是Python官网中关于io.open函数的说明，原文如下： “This is an alias for the builtin open() function”。这里的this是指io.open），open函数相关常规的操作方式与C语言的fopen函数类似度比较高。

二、函数调用语法及参数释义
1. 语法：
open(file, mode =‘r’, buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

2. 参数说明：
open函数的参数老猿认为重要的就是file、mode，这个与c语言的fopen的参数非常类似，其他参数老猿就不展开细说。
1)file参数:
 Python官网是这样说的：“file 是一个 path-like object，表示将要打开的文件的路径（绝对路径或者当前工作目录的相对路径），也可以是要被封装的整数类型文件描述符。（如果是文件描述符，它会随着返回的 I/O 对象关闭而关闭，除非 closefd 被设为 False 。）”。
 像open()函数返回的这种有个read()方法的对象，在Python中统称为file-like Object。除了file外，还可以是内存的字节流，网络流，自定义流等等。file-like Object不要求从特定类继承，只要写个read()方法就行。例如StringIO就是在内存中创建的file-like Object，常用作临时缓冲
 对初学者来说，理解其为可以带路径的文件名就可以了，注意如果是windows的路径带有反斜杠，需要前面再加反斜杠，防止被Python转义，其实最好的办法就是用原始字符串，即在字符串前面加字母r。
 如果是文件描述符，该文件描述符应是一个通过os.open打开文件返回的文件描述符。关于文件描述符老猿将在后面的文章单独介绍，大家也可以在网上自己查资料。

2)mode：
文件打开的读写模式，是一个可选字符串，用于指定打开文件的模式，默认值是 ‘r’。相关取值及对应模式如下：

老猿认为该模式与 C语言中的文件模式很像，主要由两种属性组合而成：
 文件的类型：分为文本文件、二进制文件，对应模式中的：t、b。其中t模式是缺省模式；
 操作的类型：读、写、追加、更新模式，对应模式中的：r、w、a、x、+，分别对应：只读、写、追加写、排它性创建写、更新，其中r模式是缺省模式，w模式在文件存在时会截断文件清空内容将文件重置为长度为0的空文件，不存在时会创建文件，a模式在文件存在时不会清空内容，文件不存在时会创建文件，x模式是新加的模式，当一个文件已经存在时，以x模式打开会引发FileExistsError，文件不存在时会创建文件执行写入。
注意：以上模式除追加模式外打开文件写入内容时，在没有指定文件内容写入位置的情况下，写入的地方都是从文件开头的位置开始写入，并且在文件已经存在的情况下，写入内容会覆盖文件开头对应长度的内容。追加模式写入都会追加到文件末尾。
 更新模式，实际上就是读写模式，对应模式中的+，在指定了r模式的情况下启用更新模式，则文件内容还可读写，但x模式在文件已经存在的情况下不能使用更新模式。’'r+'和’w+‘之间有个重要差别：后者截断文件，而前者不会这样做。
 默认模式为’rt’，这意味着将把文件视为经过编码的Unicode文本，因此将自动执行解码和编码，且默认使用UTF-8编码。要指定其他编码和Unicode错误处理策略，可使用关键字参数encoding和errors。

3)buffering：
是可选参数，用于设置缓冲策略。传递0以关闭缓冲（仅允许在二进制模式下），1选择行缓冲（仅在文本模式下可用），并且>1的整数以指示固定大小的块缓冲区的大小（以字节为单位）。如果没有给出 buffering 参数或值为-1，则默认缓冲策略如下:
 二进制文件以固定大小的块进行缓冲；缓冲区的大小尝试底层设备的“块大小”或使用 io.DEFAULT_BUFFER_SIZE参数定义的大小。在许多系统上，缓冲区的长度通常为4096或8192字节。
 “交互式”文本文件（ isatty() 返回 True 的文件）使用行缓冲。其他文本文件使用上述用于二进制文件的策略。

4)encoding:
在文本模式，如果 encoding 没有指定，则根据平台环境来决定使用本地编码，本地编码可以通过import locale模块后，使用 locale.getpreferredencoding(False) 来获取。二进制文件不需要设置 encoding参数；

5)errors：
是一个可选的字符串参数，用于指定如何处理编码和解码错误，由于二进制文件不能指定编码方式，因此该参数不能在二进制模式下使用。错误类型包括:
• ‘strict’ ：如果存在编码错误，会引发 ValueError 异常。默认值 None 具有相同的效果。
• ‘ignore’：忽略错误，请注意，忽略编码错误可能会导致数据丢失。
• ‘replace’：会将替换标记（例如 ‘?’ ）插入有错误数据的地方。
• ‘surrogateescape’ ：将表示任何不正确的字节作为Unicode专用区中的代码点，范围从U+DC80到U+DCFF。当在写入数据时使用 surrogateescape 错误处理程序时，这些私有代码点将被转回到相同的字节中。这对于处理未知编码的文件很有用。
• ‘xmlcharrefreplace’：只有在写入文件时才支持，编码不支持的字符将替换为相应的XML字符引用 &#nnn;。
• ‘backslashreplace’：用Python的反向转义序列替换格式错误的数据。
• ‘namereplace’ 在文件写入时用 \N{…} 转义序列替换不支持的字符。

6)newline：
换行符，用于控制识别换行符和换行符读写的转换方式，它仅适用于文本模式，可以是 None、空字符串’’、’\n’、’\r’、 ‘\r\n’以及其他合法的字符串。它的工作原理:
• 官网翻译：“从流中读取输入时，如果 newline 为 None，则启用通用换行模式。输入中的行可以以 ‘\n’，’\r’ 或 ‘\r\n’ 结尾，这些行结尾符被转换成 ‘\n’ 。如果它是 ‘‘或引号标识的一个字符串，则启用通用换行模式，但行结尾将直接返回给访问者。如果它具有任何其他合法值，则输入行仅由给定字符串终止，并且行结尾将返回给给文件访问方”。老猿理解为:
 所有换行符都用来判断一个文本的行是否结束，差别是关于换行符读取后怎么进行转换存入到读入的缓冲中；
 如果换行符是通用换行模式，则’\n’，’\r’ 或 ‘\r\n’都可以作为行结尾，并且读取行时，这些符号被转换成’\n’读入缓冲中；
 如果该处填空字符串，则读取行的处理同’\n’，’\r’ 或 ‘\r\n’ ，只是’\n’，’\r’ 或 '\r\n’这些换行符不会进行转换，直接原样读入缓冲中。
• 将输出写入文件流时，如果 newline 为 None，则写入的任何 ‘\n’ 字符都将转换为系统默认行分隔符 os.linesep。如果 newline 是 ‘’ 或 ‘\n’，则不进行转换直接写入。如果 newline 是任何其他合法值，则写入的任何 ‘\n’ 字符将被转换为给定的字符串。

7)closefd：
这个参数老猿没有深入研究，大致认为是在第一个参数file不是文件名而是一个使用os.open打开的文件描述符时，在此指定当本open函数返回的文件对象关闭后，对应的文件描述符文件是否关闭，如果该参数为True则关闭传入进来的文件描述符，否则不关闭，该参数在第一个参数file为文件名时没有意义；
这个参数老猿没有完全弄明白作用，老猿猜想有种场景可以使用，就是第一个参数是通过外部接口传入的file是一个文件描述符，此时为了兼容通过文件名访问的功能，因此需要将其转换为文件对象进行操作，需要使用该参数确保传入的文件描述符不会关闭，以便外部接口后续能继续正常运行。

8)opener：
这个参数老猿没有深入研究，它是一个可调用的函数，该函数的目的是为了定制自己的文件打开操作函数，且这个文件打开操作函数的参数是open函数的第一个参数file和第二个参数mode，返回值是一个文件描述符（即通过os.open返回的类型），系统默认是调用的就是os.open，所以该参数传os.open与传None是相同的结果。
老猿没有弄明白这个参数opener的作用，可能在操作者需要深度控制文件访问逻辑时使用。

三、函数返回结果
如果文件成功打开， open() 函数所返回的 file object 类型取决于所用模式。当使用 open() 以文本模式 (‘w’, ‘r’, ‘wt’, ‘rt’ 等) 打开文件时，它将返回 io.TextIOBase 的一个子类。当使用缓冲以二进制模式打开文件时，返回的类是 io.BufferedIOBase 的一个子类。具体的类会有多种：在只读的二进制模式下，它将返回 io.BufferedReader；在写入二进制和追加二进制模式下，它将返回 io.BufferedWriter，而在读/写模式下，它将返回 io.BufferedRandom。当禁用缓冲时，则会返回原始流，即 io.RawIOBase 的一个子类 io.FileIO。
如果该文件不能打开，则触发 OSError及相关异常。

本节详细介绍了Python内置函数open（同时也是io.open的同义词）的相关调用语法及参数，相关参数有些内容老猿也没有完全弄清楚。
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