2.1　使用Python的open函数操作文件

使用Python的open函数可以对文本文件和二进制文件进行只读、只写、读/写和追加等操作。

2.1.1　open函数

Python的open函数按指定模式打开一个文件，并返回file对象。该函数的语法格式为：

其中，各参数的含义如下。

• file：必需参数，指定文件路径和名称。

• mode：可选参数，指定文件打开模式，包括读、写、追加等各种模式。

• buffering：可选参数，设置缓冲（不影响结果）。

• encoding：可选参数，设置编码方式，一般使用UTF-8。

• errors：可选参数，指定当编码和解码错误时怎么处理，适用于文本模式。

• newline：可选参数，指定在文本模式下控制一行结束的字符。

• closefd：可选参数，指定传入的file参数类型。

• opener：可选参数，设置自定义文件打开方式，默认时为None。

注意：使用open函数打开文件操作完毕后，一定要保证关闭文件对象。关闭文件对象使用close函数。

使用open函数打开文件后会返回一个file对象，利用该对象的方法可以进行文件内容的读取、写入、截取和文件关闭等一系列操作，如表2-1所示。

2.1.2　创建文本文件并写入数据

当使用open函数打开文件时，如果指定mode参数的值为表2-2中的值，若文件不存在，则会创建新文件。

例如，下面创建一个文本文件filetest.txt，放在D盘下。

open函数返回一个file对象，使用该对象的write方法向文件中写入数据。

返回值13表示文件中字节的长度。

现在打开D盘下的filetest.txt文件，会发现什么内容也没有。使用file对象的close方法关闭文件对象。

现在打开该文件，发现刚刚写入的字符串"Hello Python!"显示出来了，如图2-1所示。

使用open函数打开D盘下已经存在的filetest.txt文件，模式为“w”，然后使用file对象的write方法写入一个新的字符串，最后关闭文件对象。

打开文件，显示效果如图2-2所示。

这说明在“w”模式下，当打开已经存在的文件并重新写入数据时，文件中原来的数据会被删除。

下面使用with语句打开文本文件后写入数据。使用这种方法的好处是执行完后会主动关闭文件，不需要使用file对象的close方法进行关闭。

打开文件，发现文件原来的内容被删除，重新写入了"Hello Python!"。

使用file对象的writelines方法，可以用列表结合换行符一次写入多行数据。

打开文件，发现列表中的两个元素数据已经分两行写入。

下面打开文本文件后使用循环连续写入数据。其中，“\r”表示回车，“\n”表示换行。

打开文件，发现已经连续写入了10行"Hello Python!"。

2.1.3　读取文本文件数据

当使用open函数打开文件时，如果指定mode参数的值为表2-3中的值，则读取文件的内容。

2.1.2节最后使用一个for循环向D盘下的filetest.txt文件中写入了10行数据。下面使用open函数打开该文件，将mode参数的值设置为“r”，只读。然后使用file对象的read方法读取文件的内容。

下面使用file对象的write方法向文件中写入数据。

可见，因为打开文件时设置mode参数为“r”，只读，所以试图向文件中写入数据时报错。

下面使用file对象的readline方法逐行读取数据。

读取第1行数据：

读取第2行数据，是一个空行：

读取第3行数据的前5个字符：

下面使用file对象的readlines方法读取所有行数据。

2.1.4　向文本文件中追加数据

当使用open函数打开已经存在的文件时，如果指定mode参数的值为表2-4中的值，则可以在原有内容后面追加数据，即原来的数据保留，继续追加数据。

下面打开D盘下的filetest.txt文件，设置mode参数的值为“a”。

添加新行：

打开该文本文件，可以看到在原有内容的后面添加了新行数据，原有内容仍然保留。

2.1.5　读/写二进制文件数据

本章前面各节介绍了使用Python的open函数实现文本文件数据读/写的方法，使用该函数还可以进行二进制文件数据的读/写。很多图形、图像和视频文件都采用二进制格式读/写数据。

在实现时只需要修改mode参数的值即可。表2-5中列出了读/写二进制文件时mode参数的设置，可见，这些参数与文本文件设置的基本相同，只是多了一个“b”。“b”是binary，即二进制的意思。

二进制文件是以字节为单位存储的，所以使用file对象的write方法写入数据时，需要先将数据从字符串转换为字节流，使用bytes函数进行转换，指定编码方式。从二进制文件读取数据时，则需要使用decode方法对read方法读出的数据进行解码，同样要指定编码方式。

下面假设要保存一个直线段图形的数据，包括直线段的起点坐标(10,10)和终点坐标(100,200)，保存为D盘下的二进制文件bftest.cad，cad为自定义的扩展名。

现在可以在D盘下找到刚刚创建的二进制文件bftest.cad。

在打开该文件时，需要能获取到先前保存的直线段起点和终点的坐标数据，以便重新绘图。此时使用open函数打开文件时，将mode参数的值设置为“rb”，以二进制格式读取。然后使用file对象的read方法读取数据，该数据不能直接用，还需要使用decode方法以先前保存时指定的编码方式解码得到字符串。最后使用split方法从该字符串中获取直线段起点和终点的坐标数据字符串，并使用int函数将其转换为整型数字。

在得到坐标数据后，就可以使用绘图函数把直线段重新绘制出来了。这就是图形保存和打开的完整过程，实际上是图形控制点数据的保存和打开处理。

2.1.6　使用struct模块读取二进制文件

2.1.5节使用Python的open函数实现了二进制文件的读/写，在使用该方法保存不同类型的数据时需要先将它们转换为字符串，再按照一定的编码方式将字符串转换为字节流进行写入；当从文件中将数据读取出来时则反过来，需要先将读取出来的数据按同样的编码方式解码成字符串，然后从字符串中获取数据。这个过程相对比较烦琐，Python的struct模块对该过程进行了简化，可以比较方便地处理不同类型数据的读/写。

下面使用struct模块处理与2.1.5节相同的直线段数据的二进制文件写入和读取。在使用struct模块前，需要先用import命令导入它。

当使用file对象的write方法写入数据时，使用struct模块的pack函数将坐标数据转换为字符串，然后写入该字符串。该函数的语法格式为：

其中，fmt参数指定数据类型，如整型数字用“i”表示，浮点型数字用“f”表示。按照先后次序，每个数据都要指定数据类型。

现在直线段的坐标数据被保存到D盘下的二进制文件bftest2.cad中了。

在读取数据时，需要使用struct模块的unpack函数进行解包，解包得到的数据以元组方式返回。

与2.1.5节对比，可见，使用struct模块读/写二进制文件比直接使用file对象的方法读/写要方便得多。