做者：豌豆花下貓，某985高校畢業生， 兼具極客思惟與人文情懷 。公衆號【Python貓】， 專一python技術、數據科學和深度學習，力圖創造一個有趣又有用的學習分享平臺。html
對於初學者來講，一份詳盡又清晰明白的指南很重要。今天，貓貓跟你們一塊兒，好好學習Python文件讀寫的內容，這部份內容特別經常使用，掌握後對工做和實戰都大有益處。學習是按部就班的過程，欲速則不達。文章較長，建議你們收藏，以備複習查閱哦。
python
一、如何將列表數據寫入文件？
二、如何從文件中讀取內容？
三、多樣需求的讀寫任務
四、從with語句到上下文管理器sql
如何將列表數據寫入文件？
首先，咱們來看看下面這段代碼，並思考：這段代碼有沒有問題，若是有問題的話，要怎麼改？json
li = ['python',' is',' a',' cat']
with open('test.txt','w') as f:
f.write(li)
如今公佈答案，這段代碼會報錯：ruby
TypeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-6-57e0c2f5a453> in <module>()
1 with open('test.txt','w') as f:
----> 2 f.write(li)
TypeError: write() argument must be str, not list
以上代碼的想法是將list列表內容寫入txt文件中，可是報錯 TypeError: write() argument must be str。就是說，write()方法必須接受字符串（str）類型的參數。微信
Python中內置了str()方法，能夠返回字符串版本的對象（Return a string version of object）。因此，上面的例子中，咱們試試把 f.write(li) 改成 f.write(str(li)) ，先作一下字符串類型的轉化看看。代碼略。app
此次沒有報錯了，可是打開文件就傻眼了吧，寫入的內容是「['python',' is',' a',' cat']」。怎麼才能寫成「python is a cat」呢？函數
文件寫操做還有一個writelines()方法，它接收的參數是由字符串組成的序列（sequence），實際寫入的效果是將所有字符串拼接在一塊兒。字符串自己也是一種序列，因此當參數是字符串的時候，writelines()方法等價於write()。學習
# 如下3種寫法等價，都是寫入字符串「python is a cat」
In [20]: with open('test.txt','w') as f:
...: f.writelines(['python',' is',' a',' cat'])
...: f.writelines('python is a cat')
...: f.write('python is a cat')
# 如下2種寫法等價，都是寫入列表的字符串版本「['python',' is',' a',' cat']」
In [21]: with open('test.txt','w') as f:
...: f.write(str(['python',' is',' a',' cat']))
...: f.writelines(str(['python',' is',' a',' cat']))
# 做爲反例，如下寫法都是錯誤的：
In [22]: with open('test.txt','w') as f:
...: f.writelines([2018,'is','a','cat']) # 含非字符串
...: f.write(['python','is','a','cat']) # 非字符串
由上可知，當多段分散的字符串存在於列表中的時候，要用writelines()方法，若是字符串是一整段，那直接使用write()方法。若是要以整個列表的形式寫入文件，就使用str()方法作下轉化。ui
這個問題還沒結束，若是列表中就是有元素不是字符串，並且要把所有元素取出來，怎麼辦呢？
那就不能直接使用write()和writelines()了，須要先用for循環，把每一個元素取出來，逐一str()處理。
In [37]: content=[1,' is',' everything']
In [38]: with open('test.txt','w') as f:
...: for i in content:
...: f.write(str(i))
須要注意的是，writelines()不會自動換行。若是要實現列表元素間的換行，一個辦法是在每一個元素後面加上換行符「\n」，若是不想改變元素，最好是用for循環，在寫入的時候加在末尾：for i in content: f.writelines(str(i)+「\n」).
引伸一下，通過實驗，數字及元祖類型也能夠做爲write()的參數，不需轉化。可是dict字典類型不能夠，須要先用str()處理一下。字典類型比較特殊，最好是用json.dump()方法寫到文件。
總結一下，write()接收字符串參數，適用於一次性將所有內容寫入文件；writelines()接收參數是由字符串組成的序列，適用於將列表內容逐行寫入文件。str()返回Python對象的字符串版本，使用需注意。
如何從文件中讀取內容？
從文件中讀取內容有以下方法：
file.read([size])
從文件讀取指定的字節數，若是未給定或爲負則讀取全部。file.readline([size])
讀取整行，包括 "\n" 字符。file.readlines([sizeint])
讀取全部行並返回列表，若給定sizeint>0，則是設置一次讀多少字節，這是爲了減輕讀取壓力。
簡而言之，在不傳參數的狀況下，read()對應write()，讀取所有內容；readlines()對應writelines()，讀取所有內容（含換行符）並以列表形式返回，每一個換行的內容做爲列表的一個元素。
In [47]: with open('test.txt','r') as f:
...: print(f.read())
1 is everything.
python is a cat.
this is the end.
In [48]: with open('test.txt','r') as f:
...: print(f.readlines())
['1 is everything.\n', 'python is a cat.\n', 'this is the end.']
可是，以上兩個方法有個缺點，當文件過大的時候，一次性讀取太多內容，會對內存形成極大壓力。讀操做還有一個readline()方法，能夠逐行讀取。
In [49]: with open('test.txt','r') as f:
...: print(f.readline())
1 is everything.
readline()讀取第一行就返回，再次調用f.readline()，會讀取下一行。
這麼看來，readline()太笨拙了。那麼，有什麼辦法能夠優雅地讀取文件內容呢？
回過頭來看readlines()方法，它返回的是一個列表。這不奇怪麼，好端端的內容爲啥要返回成列表呢？
再想一想writelines()方法，把字符串列表寫入文件正是這傢伙乾的事，readlines()方法偏偏是它的逆操做！而writelines()方法要配合for循環，因此咱們把readlines()與for循環結合，看看會怎樣。
In [61]: with open('test.txt','r') as f:
...: for line in f.readlines():
...: print(line)
1 is everything.
python is a cat.
this is the end.
# 讀取內容包含換行符，因此要strip()去掉換行符
In [62]: with open('test.txt','r') as f:
...: for line in f.readlines():
...: print(line.strip())
1 is everything.
python is a cat.
this is the end.
總結一下，readline()比較雞肋，不咋用；read()適合讀取內容較少的狀況，或者是須要一次性處理所有內容的狀況；而readlines()用的較多，比較靈活，由於for循環是一種迭代器，每次加載部份內容，既減小內存壓力，又方便逐行對數據處理。
多樣需求的讀寫任務
前兩部分講了文件讀寫的幾大核心方法，它們可以起做用的前提就是，須要先打開一個文件對象，由於只有在文件操做符的基礎上才能夠進行讀或者寫的操做。
打開文件用的是open()方法，因此咱們再繼續講講這個方法。open() 方法用於打開一個文件，並返回文件對象，在對文件進行處理過程都須要使用到這個函數，若是該文件沒法被打開，會拋出 OSError。
open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)
open()方法的參數裏file（文件）是必需的，其它參數最經常使用的是mode（模式）和encoding（編碼）。
先說說encoding，通常來講，打開文件的編碼方式以操做系統的默認編碼爲準，中文可能會出現亂碼，須要加encoding='utf-8'。
In [63]: with open('test.txt','r') as f:
...: for line in f.readlines():
...: print(line.strip())
-----------------------
UnicodeDecodeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-63-731a4f9cf707> in <module>()
1 with open('test.txt','r') as f:
----> 2 for line in f.readlines():
3 print(line.strip())
UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0xa4 in position 26: illegal multibyte sequence
In [65]: with open('test.txt','r',encoding='utf-8') as f:
...: for line in f.readlines():
...: print(line.strip())
愛貓貓
python is a cat.
再說mode，它指定文件打開的模式。
'r'： 以只讀模式打開（缺省模式，必須保證文件存在）
'w'：以只寫模式打開。若文件存在，則清空文件，而後從新建立；若不存在，則新建
'a'：以追加模式打開。若文件存在，則會追加到文件的末尾；若文件不存在，則新建常見的mode組合
'r'或'rt'： 默認模式，文本讀模式
'w'或'wt'：以文本寫模式打開（打開前文件被清空）
'rb'： 以二進制讀模式打開
'ab'： 以二進制追加模式打開
'wb'： 以二進制寫模式打開（打開前文件被清空）
'r+'： 以文本讀寫模式打開，默認寫的指針開始指在文件開頭, 所以會覆寫文件
'w+'： 以文本讀寫模式打開（打開前文件被清空）
'a+'： 以文本讀寫模式打開（只能寫在文件末尾）
'rb+'： 以二進制讀寫模式打開
'wb+'： 以二進制讀寫模式打開（打開前被清空）
'ab+'： 以二進制讀寫模式打開
喵喵，初看起來，模式不少，可是，它們只是相互組合罷了。建議記住最基本的w、r、a，遇到特殊場景，再翻看一下就行了。
從with語句到上下文管理器
基礎部分講完了，下面是進階部分。知其然，更要知其因此然。
一、with語句是初學者必會常識
首先，要解釋一下爲啥前文直接就用了with語句。with語句是讀寫文件時的優雅寫法，這已經默認是Python初學者必會的常識了。若是你還不會，先看看用和不用with語句的對比：
# 不用with語句的正確寫法
try:
f = open('test.txt','w')
f.writelines(['python',' is',' a',' cat'])
finally:
if f:
f.close()
# 使用with語句的正確寫法
with open('test.txt','w') as f:
f.writelines(['python',' is',' a',' cat'])
由於文件對象會佔用操做系統的資源，而且操做系統同一時間能打開的文件數量是有限的，因此open()方法以後必定要調用close()方法。另外，讀寫操做可能出現IO異常的狀況，因此要加try…finally，保證不管如何，都會調用到close()方法。
這樣寫萬無一失，可是實在繁瑣，一不當心還可能漏寫或者寫錯。而with語句會保證調用close()，只需一行代碼，簡直不要太優雅！因此，with語句是Python初學者必會技能。
二、什麼是上下文管理器？
下面，重頭戲來了，什麼是上下文管理器（context manager）？
上下文管理器是這樣一個對象：它定義程序運行時須要創建的上下文，處理程序的進入和退出，實現了上下文管理協議，即在對象中定義了 __enter__() 和 __exit__() 方法。
__enter__()：進入運行時的上下文，返回運行時上下文相關的對象，with 語句中會將這個返回值綁定到目標對象。
__exit__(exception_type, exception_value, traceback)：退出運行時的上下文，定義在塊執行（或終止）以後上下文管理器應該作什麼。它能夠處理異常、清理現場或者處理 with 塊中語句執行完成以後須要處理的動做。
注意enter和exit的先後有兩個下劃線，Python中自帶了不少相似的方法，它們是很神祕又很強大的存在，江湖人經常稱其爲「黑魔法」。例如，迭代器協議就實現了__iter__方法。
在Python的內置類型中，不少類型都是支持上下文管理協議的，例如file，thread.LockType，threading.Lock等等。
上下文管理器沒法獨立使用，它們要與with相結合，with語句能夠在代碼塊運行前進入一個運行時上下文（執行_enter_方法），並在代碼塊結束後退出該上下文（執行__exit__方法）。
with 語句適用於對資源進行訪問的場合，確保無論使用過程當中是否發生異常都會執行必要的「清理」操做，釋放資源，好比文件使用後自動關閉、線程中鎖的自動獲取和釋放等。
三、自定義上下文管理器
除了Python的內置類型，任何人均可以定義本身的上下文管理器。下面是一個示例：
class OpenFile(object):
def __init__(self,filename,mode):
self.filename=filename
self.mode=mode
def __enter__(self):
self.f=open(self.filename,self.mode)
self.f.write("enter now\n")
return self.f #做爲as說明符指定的變量的值
def __exit__(self,type,value,tb):
self.f.write("exit now")
self.f.close()
return False #異常會被傳遞出上下文
with OpenFile('test.txt','w') as f:
f.write('Hello World!\n')
最終寫入文件的結果是：
enter now
Hello World!
exit now
上下文管理器必須同時提供 __enter__() 和 _exit_() 方法的定義，缺乏任何一個都會致使 AttributeError。
上下文管理器在執行過程當中可能會出現異常，_exit_() 的返回值會決定異常的處理方式：返回值等於 False，那麼這個異常將被從新拋出到上層；返回值等於 True，那麼這個異常就被忽略，繼續執行後面的代碼。__exit()__ 有三個參數(exception_type, exception_value, traceback)，便是異常的相關信息。
四、contextlib實現上下文管理器
上例中，自定義上下文管理器的寫法仍是挺繁瑣的，並且只能用於類級別。爲了更好地輔助上下文管理，Python 內置提供了 contextlib 模塊，進而能夠很方便地實現函數級別的上下文管理器。
該模塊本質上是經過裝飾器(decorators)和生成器(generators)來實現上下文管理器，能夠直接做用於函數/對象，而不用去關心 __enter__() 和 __exit()__ 方法的具體實現。
先把上面的例子改造一下，而後咱們再對照着解釋：
from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def open_file(name):
ff = open(name, 'w')
ff.write("enter now\n")
try:
yield ff
except RuntimeError:
pass
ff.write("exit now")
ff.close()
with open_file('test.txt') as f:
f.write('Hello World!\n')
contextmanager是要使用的裝飾器，yield關鍵字將普通的函數變成了生成器。yield的返回值（ff）等於上例__enter__()的返回值，也就是as語句的值（f），而yield先後的內容，分別是_enter_() 和 _exit_() 方法裏的內容。
使用contextlib，能夠避免類定義、_enter_() 和 __exit()__方法，可是須要咱們捕捉可能的異常（例如，yield只能返回一個值，不然會致使異常 RuntimeError），因此try…except語句不能忽略。
以上就是本文的所有內容，但願對你們的學習有所幫助。若是以爲文章不錯，動手轉發支持一下哦！
感謝您的閱讀！想了解更多有關技巧，請關注個人微信公衆號「R語言和Python學堂」，我將按期更新相關文章。同時也歡迎你們積極投稿，促進交流。
個人專欄：
簡書：https://www.jianshu.com/u/981ba7d6b4a6
知乎：https://www.zhihu.com/people/zoro-3-92/activities
本文分享自微信公衆號 - R語言和Python學堂（gh_02c4f77a735e）。
若有侵權，請聯繫 support@oschina.cn 刪除。
本文參與「OSC源創計劃」，歡迎正在閱讀的你也加入，一塊兒分享。