python模塊百科_操作系統接口_os【一】

python模塊百科_操作系統接口_os【一】

  • `os` --- 多種操作系統接口
  • 一、相關模塊
    • 1.1 os.path 文件路徑
    • 1.2 fileinput 文件讀取
    • 1.3 tempfile 臨時文件和目錄
    • 1.4 shutil 高級文件和目錄
    • 1.5 platform 操作系統底層模塊
  • 二、關于函數適用性的說明
    • 2.1 與操作系統相同的接口
    • 2.2 支持字節串和字符串
    • 2.3 exception OSError
  • 三、文件名，命令行參數，以及環境變量
  • 四 文件系統編碼格式與錯誤處理句柄
  • 五、locale encoding -- 語言區域編碼格式
  • 六、Python UTF-8 模式

os — 多種操作系統接口

源代碼： Lib/os.py

??os 模塊提供了與操作系統交互的多種功能。可以使用 os 模塊來執行文件或目錄操作，如讀取或修改環境變量、訪問命令行參數、處理文件路徑、執行系統命令等。

一、相關模塊

1.1 os.path 文件路徑

??os.path 模塊提供了許多用于處理文件和目錄路徑的功能，包含了跨平臺的、對路徑名進行操作的功能。

以下是 os.path 模塊中一些常用的函數：

  1. os.path.abspath(path)
    返回指定文件或目錄的絕對路徑。

  2. os.path.basename(path)
    返回指定文件或目錄路徑的最后一個組成部分，相當于 os.path.split(path)[1]。

  3. os.path.commonprefix(lists)
    返回列表中所有路徑名共有的最長公共前綴。

  4. os.path.dirname(path)
    返回指定文件或目錄路徑的目錄名稱，相當于 os.path.split(path)[0]。

  5. os.path.exists(path)
    如果路徑存在則返回 True，否則返回 False。

  6. os.path.expanduser(path)
    如果路徑名以 ~ 開頭，則將其替換為當前用戶的主目錄。

  7. os.path.expandvars(path)
    擴展路徑中的環境變量，如 $HOME。

  8. os.path.getatime(path)
    返回文件最后訪問時間的時間戳。

  9. os.path.getmtime(path)
    返回文件最后修改時間的時間戳。

  10. os.path.getsize(path)
    返回文件的大小（以字節為單位）。

  11. os.path.isabs(path)
    如果路徑是絕對路徑，則返回 True，否則返回 False。

  12. os.path.isfile(path)
    如果路徑指向一個存在的文件，則返回 True，否則返回 False。

  13. os.path.isdir(path)
    如果路徑指向一個存在的目錄，則返回 True，否則返回 False。

  14. os.path.islink(path)
    如果路徑指向一個符號鏈接，則返回 True，否則返回 False。

  15. os.path.ismount(path)
    如果路徑指向一個掛載點（如 UNIX 中的掛載文件系統點），則返回 True，否則返回 False。

  16. os.path.join(path1, path2, …)
    連接一個或多個路徑組件。

  17. os.path.lexists(path)
    如果路徑存在（無論它是文件還是目錄），則返回 True，否則返回 False。

  18. os.path.normcase(path)
    將路徑名轉換為適當的規范形式。

  19. os.path.normpath(path)
    規范化路徑，例如解析 . 和 ..。

  20. os.path.realpath(path)
    返回指定文件或目錄的絕對路徑，解析所有符號鏈接。

  21. os.path.relpath(path, start=None)
    返回從 start 到 path 的相對路徑。

  22. os.path.samefile(path1, path2)
    如果 path1 和 path2 指向同一文件或目錄，則返回 True，否則返回 False。

  23. os.path.sameopenfile(fp1, fp2)
    如果兩個文件描述符 fp1 和 fp2 指向同一文件，則返回 True，否則返回 False。

  24. os.path.samestat(stat1, stat2)
    如果兩個 stat 對象（通常是通過 os.stat() 獲取的）代表同一文件，則返回 True，否則返回 False。

  25. os.path.split(path)
    將路徑分割為目錄和文件名，并返回元組 (dir, file)。

  26. os.path.splitext(path)
    分割路徑為文件名和擴展名，并返回元組 (filename, extension)。

1.2 fileinput 文件讀取

??fileinput 允許你輕松地迭代多個輸入流（通常是文件），而無需顯式地打開和關閉它們。這對于從命令行讀取多個文件特別有用，尤其是當你想使用相同的代碼邏輯處理多個文件時。

??以下是使用 fileinput 模塊的基本示例：

import fileinput# 處理單個文件
for line in fileinput.input('example.txt'):print(line, end='')# 處理多個文件   
for line in fileinput.input(['file1.txt', 'file2.txt']):print(line, end='') # 命令行輸入
for line in fileinput.input():print(line, end='')

fileinput 模塊還提供了以下函數：

  • fileinput.filename(): 返回當前正在讀取的文件的名稱。
  • fileinput.lineno(): 返回當前正在讀取的行的行號。
  • fileinput.filelineno(): 返回當前正在讀取的行在其文件內的行號。
  • fileinput.isfirstline(): 如果當前行是文件的第一行，則返回 True。
  • fileinput.isstdin(): 如果當前行來自標準輸入（即命令行），則返回 True。

1.3 tempfile 臨時文件和目錄

??tempfile 模塊在 Python 中用于創建臨時文件和目錄。它提供了一種安全、跨平臺的方式來處理臨時文件，這些文件在程序結束時通常會被自動刪除。tempfile 模塊中的這些函數和類使得處理臨時文件和目錄變得簡單和安全，尤其是在需要處理敏感數據或避免文件泄露的情況下。

以下是 tempfile 模塊中一些常用的函數：

  1. tempfile.TemporaryFile([mode=‘w+b’, buffering=-1, encoding=None, newline=None, suffix=None, prefix=None, dir=None, delete=True])
    創建一個臨時文件，并返回一個文件對象。如果 delete 參數為 True（默認值），則文件會在關閉后自動刪除。

  2. tempfile.NamedTemporaryFile([mode=‘w+b’, buffering=-1, encoding=None, newline=None, suffix=None, prefix=None, dir=None, delete=True])
    類似于 TemporaryFile，但返回一個文件對象，并且該文件有一個確定的文件名，可以通過文件對象的 name 屬性來訪問。

  3. tempfile.TemporaryDirectory([suffix=None, prefix=None, dir=None])
    創建一個臨時目錄，并返回一個 TemporaryDirectory 對象。當對象被銷毀時，目錄及其內容會被自動刪除。

  4. tempfile.mkstemp([suffix, prefix, dir, text])
    生成一個唯一的臨時文件名，但不創建文件。返回文件描述符和文件路徑。

  5. tempfile.mkdtemp([suffix, prefix, dir])
    生成一個唯一的臨時目錄名，并創建該目錄。返回目錄路徑。

  6. tempfile.gettempdir()
    返回用于創建臨時文件和目錄的默認目錄。

  7. tempfile.gettempprefix()
    返回用于生成臨時文件名和目錄名的默認前綴。

  8. tempfile.tempfile.tempdir
    這是一個變量，可以設置或獲取用于創建臨時文件和目錄的默認目錄。

以下是 tempfile 模塊的函數示例：

import tempfile# 創建一個臨時文件
with tempfile.TemporaryFile() as tmp:tmp.write(b'Hello, world!')tmp.seek(0)print(tmp.read())# 創建一個有名字的臨時文件
with tempfile.NamedTemporaryFile(delete=False) as tmp:tmp.write(b'Hello, named temp file!')tmp.seek(0)print(tmp.read())# 文件不會被自動刪除，因為它是在 delete=False 下創建的# 你可以通過 tmp.name 訪問其文件名# 創建一個臨時目錄
with tempfile.TemporaryDirectory() as tmpdir:print(f"Created temporary directory: {tmpdir}")# 在這個 with 塊內，tmpdir 存在# 當 with 塊結束時，tmpdir 和其內容會被自動刪除# 生成一個唯一的臨時文件名，但不創建文件
fd, path = tempfile.mkstemp()
print(f"Unique temporary file name: {path}")
# 需要自己關閉文件描述符
os.close(fd)# 生成一個唯一的臨時目錄名，并創建該目錄
path = tempfile.mkdtemp()
print(f"Unique temporary directory: {path}")
# 需要自己手動刪除目錄
os.rmdir(path)

1.4 shutil 高級文件和目錄

??shutil 提供了高級的文件、文件夾和文件流操作，使得文件和文件夾的操作更加便捷。當需要執行比簡單的文件讀寫更復雜的操作時，通常會使用 shutil。shutil 是 “shell utilities” 的縮寫，意味著它提供了一些類似于 Unix shell 命令的功能。

以下是一些 shutil 模塊中常用的函數：

  1. shutil.copy(src, dst)
    復制文件從 src 到 dst。

  2. shutil.copy2(src, dst)
    復制文件，并嘗試保留文件的元數據（如修改時間、訪問權限等）。

  3. shutil.copytree(src, dst, symlinks=False, ignore=None)
    遞歸地復制整個文件夾及其內容。

  4. shutil.rmtree(path, ignore_errors=False, οnerrοr=None)
    遞歸地刪除整個文件夾及其內容。

  5. shutil.move(src, dst)
    將文件或文件夾從 src 移動到 dst。

  6. shutil.make_archive(base_name, format, root_dir=None, base_dir=None, verbose=0, dry_run=0, owner=None, group=None)
    創建一個歸檔文件（如 ZIP、TAR 等）。

  7. shutil.which(cmd, mode=os.F_OK | os.X_OK, path=None)
    查找可執行文件的路徑。

  8. shutil.register_archive_format(name, function, extra_args=None, description=None)
    注冊一個新的歸檔格式。

  9. shutil.unregister_archive_format(name)
    取消注冊一個歸檔格式。

以下是 shutil 模塊的函數示例：

import shutil# 復制文件
shutil.copy('source.txt', 'destination.txt')# 復制文件夾
shutil.copytree('source_folder', 'destination_folder')# 刪除文件夾
shutil.rmtree('folder_to_remove')# 移動文件
shutil.move('old_name.txt', 'new_name.txt')# 創建 ZIP 歸檔
shutil.make_archive('my_archive', 'zip', 'path_to_folder_to_archive')# 查找特定命令的路徑
path_to_python = shutil.which('python')
print(f"Path to python: {path_to_python}")

1.5 platform 操作系統底層模塊

??platform 提供了許多與底層平臺相關的信息，如操作系統的名稱、版本、架構等。使用 platform 模塊可以編寫更可移植的代碼，因為可以根據運行代碼的操作系統來做出不同的行為或決策。

??這個模塊允許在不知道代碼將在哪種操作系統上運行時，仍然能夠收集有關底層系統的有用信息。在編寫需要適應不同環境的軟件時，這是非常有幫助的。

以下是 platform 模塊中常用的屬性：

  1. platform.system()
    返回操作系統名稱，例如 ‘Windows’, ‘Linux’, ‘Darwin’（對于 MacOS）。

  2. platform.node()
    返回機器的主機名。

  3. platform.release()
    返回操作系統的發行版本號。

  4. platform.version()
    返回操作系統的版本信息。

  5. platform.machine()
    返回機器的硬件名稱，例如 ‘x86’, ‘AMD64’, ‘ARM’。

  6. platform.processor()
    返回機器的處理器名稱，例如 ‘Intel64 Family 6 Model 158 Stepping 9, GenuineIntel’。

  7. platform.python_version()
    返回 Python 解釋器的版本。

  8. platform.python_compiler()
    返回用于編譯 Python 解釋器的編譯器。

  9. platform.python_branch()
    返回 Python 解釋器的分支名稱。

  10. platform.python_revision()
    返回 Python 解釋器的修訂版本號。

  11. platform.python_build()
    返回 Python 解釋器的構建時間戳和構建標識符。

  12. platform.python_implementation()
    返回 Python 解釋器的實現名稱，例如 ‘CPython’, ‘Jython’, ‘IronPython’。

以下是 platform 模塊中常用的函數：

  1. platform.uname()
    返回一個包含五個屬性的元組，與 POSIX uname 命令返回的類似，包括系統名稱、節點名稱、發布版本、版本和機器名稱。

  2. platform.architecture()
    返回一個元組，包含位大小和鏈接的庫名稱。

  3. platform.libc_ver()
    返回 C 庫版本信息，通常是一個包含兩個元素的元組。

以下是 platform 模塊的函數示例：

import platform# 輸出操作系統信息
print("Operating System:", platform.system())
print("Release Version:", platform.release())
print("Machine Hardware:", platform.machine())
print("Processor:", platform.processor())# 輸出Python解釋器信息
print("Python Version:", platform.python_version())
print("Python Compiler:", platform.python_compiler())
print("Python Branch:", platform.python_branch())
print("Python Revision:", platform.python_revision())# 獲取更多信息
print("OS name and version:", platform.platform())
print("OS uname info:", platform.uname())
print("Architecture info:", platform.architecture())
print("C library version:", platform.libc_ver())

二、關于函數適用性的說明

2.1 與操作系統相同的接口

??Python中所有依賴于操作系統的內置模塊的設計都是一樣，只要不同的操作系統某一相同的功能可用，它就使用相同的接口。

??例如，函數 os.stat(path) 以相同的格式返回關于 path 的狀態信息（該格式源于 POSIX 接口）。

??特定于某一操作系統的擴展通過操作 os 模塊也是可用的，但是使用它們是對可移植性的一種威脅。

2.2 支持字節串和字符串

??所有接受路徑或文件名的函數都同時支持字節串和字符串對象，并在返回路徑或文件名時使用相應類型的對象作為結果。

2.3 exception OSError

??如果使用無效或無法訪問的文件名與路徑，或者其他類型正確但操作系統不接受的參數，os模塊的所有函數都拋出 OSError （或者它的子類）。OSError的別名是os.error

三、文件名，命令行參數，以及環境變量

??在 Python 中，使用字符串類型表示文件名、命令行參數和環境變量。 在某些系統上，在將這些字符串傳遞給操作系統之前，必須將這些字符串解碼為字節。

??Python 使用 filesystem encoding and error handler 來執行此轉換，可以通過 sys.getfilesystemencoding() 獲取在文件系統中編碼文件名的字符串。這通常與操作系統的默認文件系統編碼有關。

??例如，在 Unix 和 Linux 系統中，默認的文件系統編碼通常是 ‘UTF-8’。而在 Windows 中，這取決于系統配置和版本，但通常是 ‘cp1252’。

??這里是一個簡單的例子來演示如何使用這個函數：

import sysfilesystem_encoding = sys.getfilesystemencoding()
print("Filesystem encoding:", filesystem_encoding)

注意：文件系統編碼可能不同于 Python 解釋器用來解釋源代碼的編碼，后者可以通過在源代碼文件的開頭添加特殊的注釋來指定（例如 # coding: utf-8）

??filesystem encoding and error handler 是在 Python 啟動時通過 PyConfig_Read() 函數來配置的：請參閱 PyConfig 的 filesystem_encoding 和 filesystem_errors 等成員。

??文件系統編碼器 必須保證能成功解碼所有 128 以內的字節。如果不能保證，API 函數可能觸發 UnicodeError 。

四 文件系統編碼格式與錯誤處理句柄

??filesystem encoding and error handler 是Python 用來從操作系統解碼字節串和向操作系統編碼 Unicode 的編碼格式與錯誤處理句柄。

??文件系統編碼格式必須保證能成功解碼長度在 128 以下的所有字節串。 如果文件系統編碼格式無法提供此保證，則 API 函數可能會引發 UnicodeError。

??sys.getfilesystemencoding()和 sys.getfilesystemencodeerrors() 函數可被用來獲取文件系統編碼格式與錯誤處理句柄。

??filesystem encoding and error handler是在 Python 啟動時通過 PyConfig_Read()函數來配置的：請查閱 PyConfig 的 filesystem_encoding和 filesystem_errors。

五、locale encoding – 語言區域編碼格式

??在 Unix 上，它是 LC_CTYPE 語言區域的編碼格式。 它可以通過 locale.setlocale(locale.LC_CTYPE, new_locale) 來設置。

??在 Windows 上，它是 ANSI 代碼頁 (如: "cp1252")。

??在 Android 和 VxWorks 上，Python 使用 "utf-8" 作為語言區域編碼格式。

??locale.getencoding() 可被用來獲取語言區域編碼格式。

六、Python UTF-8 模式

??Python UTF-8 模式是一個特殊的模式，此模式會忽略 locale encoding 并強制使用 UTF-8 編碼。如果在 Python 啟動時 LC_CTYPE 區域設為 C 或 POSIX ，則啟用 Python UTF-8 模式 (參見 PyConfig_Read() 函數)。它可以通過命令行選項 -X utf8 和環境變量 PYTHONUTF8，來啟用或禁用。

??如果沒有設置 PYTHONUTF8 環境變量，那么解釋器默認使用當前的地區設置，除非 當前地區識別為基于 ASCII 的傳統地區（如 PYTHONCOERCECLOCALE 所述），并且 locale coercion 被禁用或失敗。在這種傳統地區，除非顯式指明不要如此，解釋器將默認啟用 UTF-8 模式。Python UTF-8 模式只能在 Python 啟動時啟用。其值可以從 sys.flags.utf8_mode 讀取。

??當處在Python UTF-8 模式下時，會出現以下特征：

  1. 用 UTF-8 作為 文件系統編碼。
  2. sys.getfilesystemencoding() 返回 'utf-8'。
  3. locale.getpreferredencoding() 返回 'utf-8' (do_setlocale 參數不起作用)。
  4. sys.stdin, sys.stdout 和 sys.stderr 都將 UTF-8 用作它們的文本編碼，并且為 sys.stdin 和 sys.stdout 啟用 surrogateescape 錯誤處理句柄 (sys.stderr 會繼續使用 backslashreplace 如同在默認的局部感知模式下一樣)
  5. 在 Unix 上，os.device_encoding() 返回 'utf-8' 而不是設備的編碼格式。

注意 UTF-8 模式下的標準流設置可以被 PYTHONIOENCODING 所覆蓋（在默認的區域感知模式下也同樣如此）。

??當低層級 API切換到UTF-8編碼后，其他高層級 API 也相應改變：

  • 命令行參數，環境變量和文件名會使用 UTF-8 編碼來解碼為文本。
  • os.fsdecode() 和 os.fsencode() 會使用 UTF-8 編碼。
  • open(), io.open() 和 codecs.open() 默認會使用 UTF-8 編碼。 但是，它們默認仍將使用嚴格錯誤處理句柄，因此試圖在文本模式下打開二進制文件將可能引發異常，而不是生成無意義的數據。

（未完待續……）

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