文件操作

橘子coding2026/7/28约 2434 字

程序运行中经常需要把数据保存到文件，或者从文件读取数据。Python 通过内置的 open() 函数打开文件，返回一个文件对象，然后就可以对它进行读写操作了。正确理解文件模式和指针位置，并养成使用 with 语句的习惯，是写好文件操作代码的关键。

1. 打开文件

使用 open() 函数打开文件，常用形式只需要传入文件名和模式：

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')

完整语法为：

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

常用参数说明：

file：文件路径，可以是相对路径或绝对路径。
mode：文件打开模式，默认为 'r'（只读文本模式）。
encoding：文件编码，文本文件通常设置为 'utf-8'。

如果文件无法打开，会抛出 OSError。文件使用完毕后，记得调用 close() 方法关闭文件对象。

2. 文件打开模式

mode 参数决定以什么方式打开文件，常用模式如下：

模式	说明
`r`	只读，文件指针在开头（默认）。
`w`	只写，若文件存在则清空内容，不存在则创建。
`a`	追加，文件指针在末尾，不会清空已有内容。
`x`	创建并写入，若文件已存在则报错。
`b`	二进制模式，通常与 `r`、`w`、`a` 组合使用。
`t`	文本模式（默认）。
`+`	更新模式，可读可写。

下面用最小示例演示几种常见模式的区别：

# 以只读模式打开文本文件
f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read())
f.close()

# 以写入模式打开，会清空原有内容
f = open('test.txt', 'w', encoding='utf-8')
f.write('Hello, Python!')
f.close()

# 以追加模式打开，在文件末尾追加内容
f = open('test.txt', 'a', encoding='utf-8')
f.write('\n这是追加的一行。')
f.close()

# 以二进制模式读取图片
f = open('photo.png', 'rb')
data = f.read()
print(len(data))
f.close()

如果文件不存在，r 模式会报错，而 w 和 a 模式会自动创建文件。

3. 读取文件

3.1 read()

read(size) 从文件读取指定数量的字符或字节。如果不传参数或传入负数，则读取整个文件内容。

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
content = f.read()
print(content)
f.close()

只读取前 5 个字符：

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read(5))
f.close()

3.2 readline()

readline() 每次读取一行，返回的字符串包含末尾的换行符 \n。

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
line = f.readline()
while line:
    print(line, end='')
    line = f.readline()
f.close()

3.3 readlines()

readlines() 一次性读取所有行，返回一个列表，每个元素是一行内容。

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
lines = f.readlines()
print(lines)
f.close()

3.4 直接迭代文件对象

文件对象本身是可迭代的，用 for 循环逐行读取更省内存：

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
for line in f:
    print(line, end='')
f.close()

对于大文件，推荐用 for line in f 的方式逐行读取，而不是一次性 readlines()。

4. 写入文件

4.1 write()

write(str) 将字符串写入文件，返回写入的字符数。

f = open('test.txt', 'w', encoding='utf-8')
f.write('第一行\n')
f.write('第二行\n')
f.close()

4.2 writelines()

writelines(sequence) 接收一个字符串序列（列表、元组等），把其中每个元素依次写入文件。注意：它不会自动添加换行符。

lines = ['第一行\n', '第二行\n', '第三行\n']

f = open('test.txt', 'w', encoding='utf-8')
f.writelines(lines)
f.close()

使用 writelines() 时，如果希望每条数据各占一行，需要手动在字符串末尾加上 \n。

5. 文件指针位置

文件对象内部有一个指针，记录当前读写的位置。

5.1 tell()

tell() 返回当前指针位置。

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read(5))
print(f'当前位置: {f.tell()}')
f.close()

5.2 seek()

seek(offset, whence) 移动文件指针。offset 表示偏移量，whence 表示起始位置：

0：从文件开头计算（默认）。
1：从当前位置计算。
2：从文件末尾计算。

在文本模式下，非零偏移时 whence 只能使用 0，即相对文件开头；二进制模式下可以使用 1 和 2。

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
f.seek(6, 0)
print(f.read())
f.close()

二进制模式下从文件末尾偏移：

f = open('test.txt', 'rb')
f.seek(-5, 2)
print(f.read())
f.close()

5.3 truncate()

truncate(size) 从文件开头截断到指定大小，超出部分会被删除。如果不传参数，则截断到当前指针位置。

f = open('test.txt', 'r+', encoding='utf-8')
f.truncate(10)
f.close()

在 Windows 系统中，换行符 \r\n 占 2 个字符。

6. 其他常用方法

6.1 close()

close() 关闭文件对象，释放系统资源。关闭后不能再进行读写操作。

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read())
f.close()

# 关闭后再读取会报错
# f.read()  # ValueError: I/O operation on closed file

6.2 flush()

flush() 把数据从 Python 的内部缓冲区立刻推送到操作系统，而不是等待文件关闭时自动刷新。

f = open('test.txt', 'w', encoding='utf-8')
f.write('立即写入')
f.flush()
# 此时即使不关闭文件，内容也已离开 Python 缓冲区
f.close()

6.3 fileno()

fileno() 返回文件对象的整数描述符，常用于底层 I/O 操作。

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.fileno())
f.close()

6.4 isatty()

isatty() 判断文件是否连接到一个终端设备，比如命令行输入输出。

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.isatty())  # False
f.close()

7. 使用 with 语句管理文件

手动调用 close() 容易遗漏，而且一旦中间发生异常，文件可能不会被关闭。推荐用 with 语句，它会在代码块结束时自动关闭文件，即使发生异常也不例外。

with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    print(f.read())
# 出了 with 块，文件已经自动关闭

等价于：

f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8')
try:
    print(f.read())
finally:
    f.close()

写入文件时同样推荐用 with：

with open('test.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write('使用 with 语句写入的内容')

日常写文件操作代码时，优先使用 with 语句，避免资源泄漏。

8. 二进制文件与编码

8.1 读写二进制文件

图片、音频、视频等非文本文件需要用二进制模式处理，数据以字节形式读写。

# 读取二进制文件
with open('photo.png', 'rb') as f:
    data = f.read()
    print(type(data))  # <class 'bytes'>

# 复制二进制文件
with open('photo.png', 'rb') as src:
    with open('photo_copy.png', 'wb') as dst:
        dst.write(src.read())

8.2 中文编码

文本文件打开时建议显式指定 encoding='utf-8'，否则在不同系统上可能使用默认编码，导致中文乱码。

with open('test.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write('你好，Python！')

with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    print(f.read())

读取文件时，如果编码不匹配，会抛出 UnicodeDecodeError。

9. 常用方法速查

方法	作用
`open()`	打开文件，返回文件对象。
`read(size)`	读取指定大小内容，默认读取全部。
`readline()`	读取一行。
`readlines()`	读取所有行并返回列表。
`write(str)`	写入字符串。
`writelines(seq)`	写入字符串序列。
`tell()`	返回当前文件指针位置。
`seek(offset, whence)`	移动文件指针。
`truncate(size)`	截断文件到指定大小。
`close()`	关闭文件对象。
`flush()`	立即刷新缓冲区到文件。
`fileno()`	返回文件描述符。
`isatty()`	判断是否连接终端设备。

10. StringIO 和 BytesIO

除了文件对象，io 模块还提供了内存中的文本/字节流对象，方便像操作文件一样处理字符串和字节。

10.1 StringIO

StringIO 在内存中读写文本，适合临时拼接字符串。

from io import StringIO

f = StringIO()
f.write('Hello')
f.write(' ')
f.write('Python')

# 获取全部内容
print(f.getvalue())  # Hello Python

也可以从字符串读取：

from io import StringIO

f = StringIO('Hello\nWorld\n')
for line in f:
    print(line.strip())

10.2 BytesIO

BytesIO 与 StringIO 类似，但操作的是字节。

from io import BytesIO

f = BytesIO()
f.write('中文'.encode('utf-8'))
print(f.getvalue())  # b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

11. 序列化

把内存中的对象保存到文件，或通过网络传输，需要先把对象转成字节序列，这个过程叫序列化；反过来的过程叫反序列化。

11.1 JSON 序列化

JSON 是最常用的序列化格式，Python 内置了 json 模块。

import json

data = {'name': 'juzicoding', 'age': 18}

# 序列化
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False)
print(json_str)  # {"name": "juzicoding", "age": 18}

# 反序列化
obj = json.loads(json_str)
print(obj)  # {'name': 'juzicoding', 'age': 18}

json.dump() 和 json.load() 可以直接操作文件对象。

import json

data = {'name': 'juzicoding', 'age': 18}

with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False)

with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
    print(json.load(f))

11.2 pickle 序列化

pickle 可以序列化 Python 几乎所有的对象，但格式是 Python 专用的，且存在安全风险，不要反序列化不信任来源的数据。

import pickle

data = {'name': 'juzicoding', 'age': 18}

# 序列化
b = pickle.dumps(data)
print(b)

# 反序列化
print(pickle.loads(b))

跨语言共享数据优先用 JSON；只在 Python 内部使用时才考虑 pickle。

总结

Python 文件操作的核心是 open() 函数和文件对象方法。关键要点：

根据需求选择合适的模式：r 读、w 写、a 追加、b 二进制、+ 读写。
读取文件优先用 for line in f 逐行遍历，避免大文件占用过多内存。
写入文件注意 w 会清空原内容，a 会追加，writelines() 不会自动换行。
文件指针通过 tell() 和 seek() 控制，文本模式下 seek() 只能从文件开头偏移。
StringIO/BytesIO 可以在内存中像文件一样操作字符串和字节。
JSON 适合跨语言序列化，pickle 适合 Python 内部使用。
日常代码中优先使用 with 语句管理文件，确保文件在使用后自动关闭，即使发生异常也安全可靠。