Работа с файлами

Взаимодействие с файлами в языке программирования Python предоставляет пользователю возможность хранить информацию, которая была обработана приложением, чтобы потом получать к ней доступ в любое удобное время. Базовые функции этого языка позволяют достаточно легко создавать, записывать и читать данные из файлов.

Создание и открытие

Чтобы получить возможность работать с файлом в Python 3, для начала его необходимо создать. Сделать это можно стандартными средствами операционной системы, перейдя в нужный каталог и создав новый документ с форматом txt. Однако аналогичное действие выполняется и с помощью метода open в языке программирования Python, которому надо передать в качестве параметров название файла и режим его обработки.

Следующий код демонстрирует получение переменной file ссылки на новый документ. Если запустить эту программу, она создаст текстовый файл test.txt в папке, где хранится исходный код.

file = open("test.txt", "w")
file.close()

Если же файл с указанным именем test.txt уже существует в каталоге с кодом, программа просто продолжит работу с ним, не создавая новый документ. Как можно заметить, имя файла является первым параметром метода open. Сразу за ним следует специальная буква, которая обозначает метод обработки данных. В данном случае “w” означает write, то есть запись. Подробнее обо всех доступных режимах работы будет немного дальше, а сейчас важно усвоить, что после выполнения любых манипуляций над файлом, его обязательно следует закрыть с помощью функции close, чтобы гарантированно избежать потери информации.

В предыдущем примере для доступа к файлу был использован относительный путь, который не содержит в себе исчерпывающих сведений о местоположении объекта на жестком диске. Для того, чтобы задать их, необходимо в качестве первого аргумента функции open прописать абсолютный путь. В данном случае документ test.txt будет находиться в корневом каталоге на диске D, а не в папке программы.

file = open(r"D:\test.txt", "w")
file.close()
Перед строковым литералом мы использовали символ r, для отключения экранирования. Иначе компилятор посчитает последовательность “\t” как символ табуляции и выдаст исключение.

Режим открытия

Ранее были упомянуты специальные символы, которые используются в языке Python при открытии файла. Они задают режим открытия файла. Указывают программе, как именно нужно открывать. Все они представлены в следующей таблице, которая содержит их сигнатуру и короткое описание назначения.

Символ Значение
“r” открытие для чтения (по умолчанию)
“w” открытие для записи, а если его не существует по заданному пути, то создается новый
“x” открытие для записи, но только если его еще не существует, иначе будет выдано исключение
“a” открытие на дополнительную запись, чтобы информация добавлялась в конец документа
“b” открытие в двоичном режиме
“t” открытие в текстовом режиме (по умолчанию)
“+” открытие одновременно на чтение и запись

Пользуясь вторым аргументом метода open, можно комбинировать различные режимы работы с файлами, указывая, к примеру, “rb” для чтения записанных данных в двоичном режиме.

Еще один пример: отличие “r+” и “w+” заключается в том, что во втором случае создастся новый файл, если такого нет. В первом же случае возникнет исключение. При использовании “r+” и “w+” файл будет открыт и на чтение и на запись. Пример обработки исключения разберем, когда будем рассматривать чтение файла.

Методы

Объект, который возвращает функция open, содержит ссылку на существующий файл. Также в нем имеется информация о созданном документе, представленная в виде четырех основных полей. Все они описаны в следующей таблице, которая содержит их имена и значение.

Свойство Значение
name возвращает имя файла
mode возвращает режим, в котором был открыт
closed возвращает true, если файл закрыт и true, если открыт
softspace возвращает true, если при выводе данных из файла не следует отдельно добавлять символ пробела

Чтобы вывести на экран свойства файла, достаточно воспользоваться оператором доступа, то есть точкой, после чего передать это в качестве параметра уже знакомой функции print.

Например:

f = open(r"D:\test.txt", "w")
print(f.name)
f.close()

D:\test.txt

Запись

В Python 3 запись в файл осуществляется с помощью метода write. Метод вызываем у объекта, который ссылается на существующий файл. Важно помнить, что для этого следует предварительно открыть документ с помощью функции open и указать режим записи символом “w”. Метод write принимает в качестве аргумента данные, которые нужно поместить в текстовый файл. Следующий пример кода показывает запись строки “hello”.

file = open("test.txt", "w")
file.write("hello")
file.close()

Если необходимо добавить новую информацию к записанным ранее данным, следует заново вызвать функцию open, указав ей в качестве режима работы символ “a”. В противном случае все сведения из файла test.txt будут полностью удалены. В приведенном ниже примере кода текстовый документ открывается для дополнительной записи, после чего в него помещается строковый литерал “ world” с пробелом вначале. Таким образом в test.txt будет располагаться “hello world”. После всего этого не нужно забывать об обязательном закрытии файла.

file = open("test.txt", "a")
file.write(" world")
file.close()

Именно так осуществляется самая простая процедура записи данных в текстовый файл. Стоит заметить, что язык программирования Python содержит массу дополнительных средств для более продвинутой работы с документами, которые также включают и улучшенную запись.

Запись бинарных данных

При записи бинарных данных, следует использовать режим “wb”. Вот пример записи строки в кодировке utf8:

f = open('test.dat', 'wb')
f.write(bytes('строка', 'utf8'))
f.close()

Чтение

Для чтения информации из файла в Python 3, следует вызывать метод read через объект, который ссылается на существующий документ. Также необходимо не забывать указывать “r” в качестве второго параметра функции open при открытии текстового файла.

В следующем примере read возвращает информацию из test.txt в метод print, который затем выводит сведения на экран. Как и прежде, программа завершается закрытием документа при помощи метода close. Метод read также может принимать целочисленный параметр, который используется для передачи количества символов для чтения. К примеру, введя 5, программа прочитает только hello.

try:
    file = open("test.txt", "r")
    print(file.read())
    file.close()
except FileNotFoundError:
    print('Not found')
except IOError:
    print('Something else')
Обратите внимание, что при открытии может возникнуть ошибка. Например, если указанный файл не найден. Поэтому нам пришлось обработать исключение. В Python можно воспользоваться конструкцией with, в таком случае не надо будет обрабатывать исключения и даже закрывать файл. Её рассмотрим ниже.

Есть еще один момент: нельзя делать закрытие в секции finally блока try. Если произойдет исключение при открытии файла, то в секции finally будет ошибка.

Чтение бинарных данных

В случае, если данные бинарного вида — следует использовать “rb” в функции open. Рассмотрим пример:

try:
    f = open("test.dat", "rb")
    b = f.read(1)
    str = ""
    while True:
        b = f.read(1)
        if b == b'':
            break
        str += b.hex()
    print(str)
    f.close()
except IOError:
    print('error')

81d182d180d0bed0bad0b0

Здесь побайтно читается файл. Каждый байт приводит к строковому виду в шестнадцатеричном представлении. С помощью функции print выводится результирующая строка.

with as

Чтобы немного автоматизировать обработку текстовых файлов, рекомендуется использовать связку операторов with as. Благодаря им пропадает необходимость в вызове метода close для документа, который необходимо закрыть, поскольку это происходит автоматически. Все это демонстрируется в следующем фрагменте кода, где происходит считывание данных из test.txt. Как обычно, метод print используется для вывода строковой информации на экран.

with open('test.txt', 'r') as file:
    print(file.read())

Более того, в этом случае не нужно обрабатывать исключение. Если файла с указанным именем нету, то строки с вложенным кодом в операторе with выполняться не будут.

С помощью рассмотренных возможностей языка программирования Python, пользователь в состоянии достаточно легко выполнять основные операции по работе с чтением и записью информации в файлы.