python學習筆記 IO程式設計

由於cpu和記憶體的速度遠遠高於外設的速度，所以，在io程式設計中，就存在速度嚴重不匹配的問題。舉個例子來說，比如要把100m的資料寫入磁碟，cpu輸出100m的資料只需要0.01秒，可是磁碟要接收這100m資料可能需要10秒，怎麼辦呢？有兩種辦法：

第一種是cpu等著，也就是程式暫停執行後續**，等100m的資料在10秒後寫入磁碟，再接著往下執行，這種模式稱為同步io；

另一種方法是cpu不等待，只是告訴磁碟，「您老慢慢寫，不著急，我接著幹別的事去了」，於是，後續**可以立刻接著執行，這種模式稱為非同步io。

同步和非同步的區別就在於是否等待io執行的結果。

讀寫檔案前，我們先必須了解一下，在磁碟上讀寫檔案的功能都是由作業系統提供的，現代作業系統不允許普通的程式直接操作磁碟，所以，讀寫檔案就是請求作業系統開啟乙個檔案物件（通常稱為檔案描述符），然後，通過作業系統提供的介面從這個檔案物件中讀取資料（讀檔案），或者把資料寫入這個檔案物件（寫檔案）。

要以讀檔案的模式開啟乙個檔案物件，使用python內建的open()函式，傳入檔名和標示符：

>>> f = open('/users/michael/test.txt', 'r')

標示符'r'表示讀，這樣，我們就成功地開啟了乙個檔案。

如果檔案不存在，open()函式就會丟擲乙個ioerror的錯誤，並且給出錯誤碼和詳細的資訊告訴你檔案不存在：

>>> f=open('/users/michael/notfound.txt', 'r')
traceback (most recent call
last):
file "", line 1, in
ioerror: [errno 2] no such file or directory: '/users/michael/notfound.txt'

如果檔案開啟成功，接下來，呼叫read()方法可以一次讀取檔案的全部內容，python把內容讀到記憶體，用乙個str物件表示：

>>> f.read()
'hello, world!'

最後一步是呼叫close()方法關閉檔案。檔案使用完畢後必須關閉，因為檔案物件會占用作業系統的資源，並且作業系統同一時間能開啟的檔案數量也是有限的：

>>> f.close()

但是每次都這麼寫實在太繁瑣，所以，python引入了with語句來自動幫我們呼叫close()方法：

with open('/path/to/file', 'r') as f:
print f.read()

這和前面的try ... finally是一樣的，但是**更佳簡潔，並且不必呼叫f.close()方法。

呼叫read()會一次性讀取檔案的全部內容，如果檔案有10g，記憶體就爆了，所以，要保險起見，可以反覆呼叫read(size)方法，每次最多讀取size個位元組的內容。另外，呼叫readline()可以每次讀取一行內容，呼叫readlines()一次讀取所有內容並按行返回list。

for line in f.readlines():
print(line.strip()) # 把末尾的'\n'刪掉

python還提供了乙個codecs模組幫我們在讀檔案時自動轉換編碼，直接讀出unicode：

import codecs
with codecs.open('/users/michael/gbk.txt', 'r', 'gbk') as f:
f.read() # u'\u6d4b\u8bd5'

寫檔案和讀檔案是一樣的，唯一區別是呼叫open()函式時，傳入識別符號'w'或者'wb'表示寫文字檔案或寫二進位制檔案：

>>> f = open('/users/michael/test.txt', 'w')
>>> f.write('hello, world!')
>>> f.close()

你可以反覆呼叫write()來寫入檔案，但是務必要呼叫f.close()來關閉檔案。當我們寫檔案時，作業系統往往不會立刻把資料寫入磁碟，而是放到記憶體快取起來，空閒的時候再慢慢寫入。只有呼叫close()方法時，作業系統才保證把沒有寫入的資料全部寫入磁碟。忘記呼叫close()的後果是資料可能只寫了一部分到磁碟，剩下的丟失了。所以，還是用with語句來得保險：

with open('/users/michael/test.txt', 'w') as f:
f.write('hello, world!')

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