Python使用os模組實現更高效地讀寫檔案

import os

f1 = open("main.c", "r")
f2 = os.open("main.c", os.O_RDONLY)

print(f1.__class__)
print(f2.__class__)
"""
<class '_io.TextIOWrapper'>
<class 'int'>
"""

import os

# 以唯讀方式開啟，要求檔案必須存在
# 開啟時遊標處於檔案的起始位置
os.open("main.c", os.O_RDONLY)

# 以只寫方式開啟，要求檔案必須存在
# 開啟時遊標處於檔案的起始位置
os.open("main.c", os.O_WRONLY)

# 以可讀可寫方式開啟，要求檔案必須存在
# 開啟時遊標處於檔案的起始位置
os.open("main.c", os.O_RDWR)

# 以唯讀方式開啟，檔案不存在則建立
# 存在則不做任何事情，等價於 os.O_RDONLY
# 開啟時遊標處於檔案的起始位置
os.open("main.c", os.O_RDONLY | os.O_CREAT)

# 同理 os.O_WRONLY 和 os.O_RDWR 與之類似
os.open("main.c", os.O_WRONLY | os.O_CREAT)
os.open("main.c", os.O_RDWR | os.O_CREAT)

# 檔案不存在時建立，存在時清空
# 開啟時遊標處於檔案的起始位置
os.open("main.c",
        os.O_WRONLY | os.O_CREAT | os.O_TRUNC)
# 當然讀取檔案也是可以的
# 比如 os.O_RDONLY | os.O_CREAT | os.O_TRUNC
# 也是檔案存在時清空內容，但是這沒有任何意義
# 因為讀取的時候將檔案清空了，那還讀什麼？

# 檔案不存在時建立，存在時追加
# 開啟時遊標處於檔案的末尾
os.open("main.c",
        os.O_WRONLY | os.O_CREAT | os.O_APPEND)

# 所以
"""
open裡面的讀模式等價於這裡的 os.O_RDONLY
open裡面的寫模式等價於這裡的 os.O_WRONLY | os.O_CREATE | os.O_TRUNC
open裡面的追加模式等價於這裡的 os.O_WRONLY | os.O_CREATE | os.O_APPEND
"""

import os

fd = os.open("main.c", os.O_RDONLY)
# 使用 os.read 進行讀取
# 這裡讀取 20 個位元組
data = os.read(fd, 20)
print(data)
"""
b'#include <Python.h>'
"""

# 再讀取 20 個位元組
data = os.read(fd, 20)
print(data)
"""
b'n#include <ctype.h>'
"""

# 繼續讀取
data = os.read(fd, 20)
# 由於只剩下一個位元組
# 所以就讀取了一個位元組
# 顯然此時檔案已經讀完了
print(data)
"""
b'n'
"""

# 檔案讀取完畢之後
# 再讀取的話會返回空位元組串
print(os.read(fd, 20))  # b''
print(os.read(fd, 20))  # b''
print(os.read(fd, 20))  # b''

import os

fd = os.open("main.c", os.O_RDONLY)
data = os.read(fd, 20)
print(data)
"""
b'#include <Python.h>'
"""

# 從檔案的起始位置向後移動 0 個位元組
# 相當於將遊標設定在檔案的起始位置
os.lseek(fd, 0, 0)
data = os.read(fd, 20)
print(data)
"""
b'#include <Python.h>'
"""

# 設定在結束位置
os.lseek(fd, 0, 2)
print(os.read(fd, 20))  # b''

# 此時就什麼也讀不出來了

import os

# 從標準輸入裡面讀取 10 個位元組
# 沒錯，此時作用類似於 input
while True:
    data = os.read(0, 10).strip()
    print(f"你輸入了:", data)
    if data == b"exit":
        break

from io import BytesIO
import os

fd = os.open("main.c", os.O_RDONLY)
buf = BytesIO()

while True:
    data = os.read(fd, 10)
    if data != b"":
        buf.write(data)
    else:
        break
print(buf.getvalue().decode("utf-8"))
"""
#include <Python.h>
#include <ctype.h>

"""

import os
import io

f = open("main.c", "r")
# 通過 f.fileno() 即可拿到對應的檔案描述符
# 雖然這裡是以文字模式開啟的檔案
# 但只要拿到檔案描述符，都可以交給 os.read
print(
    os.read(f.fileno(), 10)
)  # b'#include <'

# 檢視遊標位置
print(f.tell())  # 10

# 移動遊標位置
# 從檔案開頭向後移動 5 位元組
f.seek(5, 0)
print(f.tell())  # 5
# os.lseek 也可以實現
os.lseek(f.fileno(), 3, 0)
print(f.tell())  # 3
# 此時會從第 4 個位元組開始讀取
print(f.read())
"""
clude <Python.h>
#include <ctype.h>

"""

# os.lseek 比 f.seek 要強大一些
# 移動到檔案末尾，此時沒問題
f.seek(0, 2)
print(f.tell())  # 41

try:
    f.seek(-1, 2)
except io.UnsupportedOperation as e:
    print(e)
"""
can't do nonzero end-relative seeks
"""
# 但如果要相對檔案末尾移動具體的位元組數
# 那麼 f.seek 不支援，而 os.lseek 是可以的
print(f.tell())  # 41
os.lseek(f.fileno(), -1, 2)
print(f.tell())  # 40
# 最後只剩下一個換行符
print(os.read(f.fileno(), 10))  # b'n'

import os

# 此時可讀可寫，檔案不存在時自動建立，存在則清空
fd = os.open("1.txt", os.O_RDWR | os.O_CREAT | os.O_TRUNC)
# 寫入內容，接收兩個引數
# 引數一：檔案描述符；引數二：bytes 物件
os.write(fd, b"hello, ")
os.write(fd, "古明地覺".encode("utf-8"))
# 讀取內容
data = os.read(fd, 1024)
print(data)  # b''
# 問題來了，為啥讀取不到內容呢？
# 很簡單，因為遊標會伴隨著資料的寫入而不斷後移
# 這樣的話，資料才能不斷地寫入
# 因此，現在的遊標位於檔案的結尾處
# 想要檢視寫入的內容需要移動到開頭
os.lseek(fd, 0, 0)
print(os.read(fd, 1024).decode("utf-8"))
"""
hello, 古明地覺
"""
# 從後往前移動 3 位元組
os.lseek(fd, -3, 2)
print(os.read(fd, 1024).decode("utf-8"))
"""
覺
"""

import os

os.write(1, "往 stdout 裡面寫入n".encode("utf-8"))
os.write(2, "往 stderr 裡面寫入n".encode("utf-8"))

import os
import io

fd = os.open("1.txt", os.O_RDWR | os.O_CREAT | os.O_TRUNC)
# 關閉檔案
os.close(fd)

# 檔案物件也是可以的
f = open(r"1.txt", "r")
os.close(f.fileno())
try:
    f.read()
except OSError as e:
    print(e)
"""
[Errno 9] Bad file descriptor
"""

import os

f = open(r"1.txt", "r")
# 檔案是否關閉
print(f.closed)  # False
os.close(f.fileno())
print(f.closed)  # False

# 所以呼叫 os.close，檔案物件 f 並不知道
# f.read 依舊會觸發系統呼叫

f = open(r"1.txt", "r")
f.close()
print(f.closed)  # True

import os

# 關閉檔案描述符為 1、2、3、4 的檔案 
os.closerange(1, 5)