Тип данных файл python

Работа с файлами

В зависимости от того, с какими опциями открыт файл в Python он может быть или текстовым (из него будут читаться строки str ) или двоичным (из него будут читаться байтовые строки bytes ).

Текстовые файлы

Структура текстового файла

Машинное представление

00000000 48 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64 21 0a d0 9f d1 |Hello world. | 00000010 80 d0 b8 d0 b2 d0 b5 d1 82 20 d0 bc d0 b8 d1 80 |. . | 00000020 21 0a |!.|

Пара слов о кодировках

Однобайтовые (кодовые страницы, например, CP1251): один байт соответствует одному символу. Диапазон 0-127 одинаков для всех кодовых страниц и включает символы латинского алфавита, знакам препинания, цифры, основные знаки математических действий некоторые непечатные символы. Диапазон 127-255 свой для каждой кодировки.

Популярные кодировки

utf8 — стандарт для современных Unix-like систем. Кодировка текстовых файлов в Python по умолчанию. Кодировка исходного кода на Python по умолчанию.

Популярные кодировки

Еще Windows, Unix и Mac отличаются символами конца строки в текстовых файлах:

Работа с текстовыми файлами

Открытие и закрытие файла

# Открытие на чтение (текст) fobj = open("test.txt") # Открытие на чтение в заданной кодировке (текст) fobj = open("test.txt", encoding="utf8") fobj = open("test.txt", encoding="utf8", newline="\n") # Работа с файлом # Закрытие fobj.close() 

Проблема: если при работе с файлом возникнет исключение, то файл может останется незакрытым до завершения работы программы.

Работа с файлом через with

with open("test.txt") as fobj: # Работа с файлом 

Преимущества: если при работе с файлом возникнет исключение, то он все равно будет закрыт.

Проблема: рост уровня вложенности.

Чтение файла

fobj = open("test.txt") # Прочесть 5 байт s = fobj.read(5) # s == 'Hello' # Прочесть еще 5 байт s = fobj.read(5) # s == ' worl' # Прочесть файл до конца s = fobj.read() # s == 'd!\nПривет мир!\n' 

Чтение в список строк

fobj = open("test.txt") # Прочесть файл sa = fobj.readlines() # sa == ['Hello world!\n','Привет мир!\n'] fobj.close() 

Преимущества: Можно обращаться к отдельным строкам.

Недостатки: Файл приходится целиком загружать в память.

Чтение файла построчно

fobj = open("test.txt") for line in fobj: # line — текущая строка # line[-1] == '\n' print(line) fobj.close() 

Преимущества: В каждый момент времени в память загружена только одна строка.

Недостатки: Некоторые алгоритмы обработки файлов трудно реализовать.

Перемещение по файлу

По любому файлу (текстовому или двоичному) можно перемещаться по номеру байта. (осторожнее с Unicode, если номер окажется посередине многобайтового символа — будет ошибка).

fobj = open("test.txt") s = fobj.read() # s == 'Hello world!\nПривет мир!\n' #Получить текущее положение в файле (в байтах) ps = fobj.tell() #ps == 34 #Перейти на заданное положение в файле (в байтах) fobj.seek(13) s = fobj.read(5) # s == 'Приве' # Перейти в начало fobj.seek(0) s = fobj.read() # s == 'Hello world!\nПривет мир!\n' fobj.close() 

Открытие файла на запись

По умолчанию файлы открываются только на чтение.

Для записи в файл его нужно открыть с соответствующей опцией (второй аргумент open ), которая по традиции обозначается буквой. Если файл не существует, он будет создан, если существует, то возможны варианты.

Опция	Режим	Текущая позиция чтения/записи
пусто или r	Только чтение	начало
w	Запись, файл обрезается до пустого	начало
r+	Чтение и запись, файл не обрезается	начало
a	Запись, файл не обрезается	конец
a+	Чтение и запись, файл не обрезается	конец

Запись в файл

fobj = open("test.txt", "w") wbc = fobj.write("Hello world!\n") # wbc == 13 fobj.close() 

fobj = open("test.txt", "r+") content = fobj.read() wbc = fobj.write("Hello world!\n") # wbc == 13 wt = fobj.tell() # wt == 26 fobj.close() 

Двоичные файлы

Работа с двоичным файлом аналогична работе с текстовым, однако меняются опции открытия файла. И читать/писать придется объекты типа bytes , а не str .

Опция	Режим	Текущая позиция чтения/записи
b или rb	Только чтение	начало
wb	Запись, файл обрезается до пустого	начало
rb+	Чтение и запись, файл не обрезается	начало
ab	Запись, файл не обрезается	конец
ab+	Чтение и запись, файл не обрезается	конец

Чтение и запись

fobj = open("test.txt", "ab+") ds = "Привет мир!\n" dbytes = ds.encode('utf8') # dbytes == b'\xd0\x9f\xd1\x80\xd0. wbc = fobj.write(dbytes) # wbc == 21 fobj.seek(0) dbs = fobj.read(24) #dbs == b'Hello world!\nHello world!\n\xd0\x9f\xd1. len(dbs) == 24 # True fobj.close() 

Чтение и запись Python объектов

Самый простой способ сохранить структурированные данные в Python — воспользоваться модулем pickle стандартной библиотеки.

import pickle sdata = fobj = open('data.pickle', 'wb') pickle.dump(sdata, fobj) fobj.close() fobj.open('data.pickle', 'rb') tdata = pickle.load(fobj) fobj.close() print(tdata) #

Достоинства: Простота. Сохраняет практически любой Python объект.

Недостатки: Только для Python. Небезопасно с точки зрения обмена данными.

Чтение и запись числовых массивов

Для работы с массивами чисел в заданном машинном формате в Python есть класс array .

import array ar = array.array('f', [2.0, 4.5, 3.3]) fobj = open('array.dat', 'wb') ar.tofile(fobj) fobj.close() ar2 = array.array('f') fobj = open('array.dat', 'rb') ar2.fromfile(fobj, 3) fobj.close() print(ar2) #array('f', [2.0, 4.5, 3.299999952316284]) 

Некоторые форматы

Формат	C-тип	Python-тип	Размер элемента в байтах
b	signed char	int	1
B	unsigned char	int	1
l	signed long	int	4
L	unsigned long	int	4
f	float	float	4
d	double	float	8

Достоинства: Простота. Переносимость.

Недостатки: Можно сохранять только массивы чисел.

Чтение и запись С-структур

Для работы со структурами данных C в Python есть модуль struct и его чуть более функциональный товарищ rawutil pip .

import struct st = struct.Struct('10sIIxBB') data = st.pack(b"Hello",2,3,19,19) # data == b'Hello\x00\x00\x00\x00\x00. fobj = open('struct.dat', 'wb') fobj.write(data) fobj.close() fobj = open('struct.dat', 'rb') td = fobj.read() fobj.close() values = st.unpack(td) print(values) # (b'Hello\x00\x00\x00\x00\x00', 2, 3, 19, 19) 

Если структура данных сложная, но есть ее описание на С, то можно воспользоваться модулем cffi pip .

Некоторые форматы »struct»

Управление порядком байт < — little-endian, >— big-endian.

Формат	C-тип	Python-тип	Размер элемента в байтах
x	—	—	1
b	signed char	int	1
B	unsigned char	int	1
i	int	int	4
I	unsigned int	int	4
f	float	float	4
d	double	float	8
s	char[]	bytes	1

Недостатки: Нужно вручную описывать формат структур, думать о порядке байт и выравнивании.

Файлы отображенные в память

Есть возможность работать с файлом, как с массивом байтов не загружая его в память полностью. Для этого используется отображения файла в память.

import mmap fobj = open("hello.txt", "r+b") # Создаем отображенный файл: # Первый аргумент - дескриптор заранее открытого файла # Второй - начальное положение в байтах (можно отобразить не весь файл) mapobj = mmap.mmap(fobj.fileno(), 0) # Работаем с файлом как с массивом байтов print(mapobj[:5]) # prints b"Hello" mapobj[6:] = b" world!\n" mapobj.close() 

Также файл отображенный на память поддерживает стандартные методы для работы с файлами, напрмер read и write .

Псевдофайлы

С точки зрения Python файлы это просто объекты имеющие определенные методы.

В Python есть классы объекты которых выглядят, как утки файлы, но файлами не являются. Например StringIO и BytesIO из модуля io стандартной библиотеки.

import io fobj = io.StringIO() fobj.write('First line.\n') fobj.seek(5) s = fobj.read() # s == ' line.\n' as = fobj.getvalue() # as == 'First line.\n' fobj.close() 

Сводная таблица методов файлов

Метод	Действие	Возвращает
read()	Читает файл от текущей позиции до конца	str / bytes
read(n)	Читает n символов или байт	str / bytes
readlines()	Читает текстовый файл от текущей позиции до конца, разбивает результат по os.linesep	str / bytes
write(x)	Записывает в файл с текущей позиции str / bytes , возвращает число записанных символов / байт	int
tell()	Текущее положение в файле всегда в байтах	int
seek(n)	Перемещается на позицию n в файле всегда в байтах, возвращает позицию на которую удалось переместиться	int
flush()	Записывает сбрасывает буфер на диск	None
close()	Закрывает файл	None

Особые файлы

При запуске скрипта автоматически открываются 3 файла доступных в модуле sys :

Файл	Тип	Смысл
sys.stdout	w	вывод в консоль
sys.stdout.buffer	wb	вывод в консоль
sys.stderr	w	сообщения об ошибках
sys.stderr.buffer	wb	сообщения об ошибках
sys.stdin	r	ввод с консоли
sys.stdin.buffer	rb	ввод с консоли

Такие операции как print , input сводятся к работе с этими файлами.

Что еще нужно знать о файлах

По умолчанию запись в файл производится не в момент write , а в момент, когда накопится достаточно данных для записи. Для того, чтобы выполнить запись немедленно есть метод flush() .

Источник