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I/O操作概述

I/O在计算机中是指Input/Output，也就是Stream(流)的输入和输出。这里的输入和输出是相对于内存来说的，Input Stream（输入流）是指数据从外（磁盘、网络）流进内存，Output Stream是数据从内存流出到外面（磁盘、网络）。程序运行时，数据都是在内存中驻留，由CPU这个超快的计算核心来执行，涉及到数据交换的地方（通常是磁盘、网络操作）就需要IO接口。
那么这个IO接口是由谁提供呢？高级编程语言中的IO操作是如何实现的呢？

操作系统是个通用的软件程序，其通用目的如下：

硬件驱动
进程管理
内存管理
网络管理
安全管理
I/O管理
操作系统屏蔽了底层硬件，向上提供通用接口。因此，操作I/O的能力是由操作系统的提供的，每一种编程语言都会把操作系统提供的低级C接口封装起来供开发者使用，Python也不例外。

文件读写实现原理与操作步骤

文件读写实现原理

文件读写就是一种常见的IO操作。python也是通过封装操作系统的底层接口，直接提供了文件读写相关的操作方法。

那么我们要操作的对象是什么呢？我们又如何获取要操作的对象呢？

由于操作I/O的能力是由操作系统提供的，且现代操作系统不允许普通程序直接操作磁盘，所以读写文件时需要请求操作系统打开一个对象（通常被称为文件描述符–file descriptor, 简称fd），这就是我们在程序中要操作的文件对象。

通常高级编程语言中会提供一个内置的函数，通过接收"文件路径"以及“文件打开模式”等参数来打开一个文件对象，并返回该文件对象的文件描述符。因此通过这个函数我们就可以获取要操作的文件对象了。这个内置函数在Python中叫open()，返回的是一个对象，这个对象就是代表了当前打开的文件。

文件读写操作步骤

操作文件读写的步骤基本一样：
1.打开文件，获取文件描述符；

2.操作文件描述符–读/写；

3.关闭文件。
注意：文件读写完毕之后，应该及时关闭。其一，文件操作对象会占用操作系统资源，其二，有可能会造成写入数据的丢失。因为将数据写入文件时，操作系统不会立刻把数据写入磁盘，而是先把数据放到内存缓冲区异步写入磁盘。当调用close方法时，操作系统会保证把没有写入磁盘的数据全部写到磁盘上，否则可能会丢失数据

文件的打开模式

Python的文件打开模式有如下几种：
文件打开模式（“mode=”） 描述
r ： 以只读模式打开文件，并将文件指针指向文件头；如果文件不存在会报错
w ： 以只写模式打开文件，并将文件指针指向文件头；如果文件存在则将其内容清空，如果文件不存在则创建
a ： 以只追加可写模式打开文件，并将文件指针指向文件尾部；如果文件不存在则创建
r+ ： 在r的基础上增加了可写功能
w+ ： 在w的基础上增加了可读功能
a+ ：在a的基础上增加了可读功能
b ：读写二进制文件（默认是t，表示文本），需要与上面几种模式搭配使用，如wb, ab, ab+（POSIX系统，包括Linux都会忽略该字符）
需求：在目标文件中新加部分内容

运行结果：

Python文件读取相关方法

我们知道，对文件的读取操作需要将文件中的数据加载到内存中，而上面所用到的read()方法会一次性把文件中所有的内容全部加载到内存中。这明显是不合理的，当遇到一个几个G的的文件时，必然会耗光机器的内存。这里我们来介绍下Python中读取文件的相关方法：

方法 描述
read() ： 一次读取文件所有内容，返回一个str；
read(size) ： 每次最多读取指定长度的内容，返回一个str；在Python2中size指定的是字节长度，在Python3中size指定的是字符长度；
readlines()： 一次读取文件所有内容，按行返回一个list；
readline()： 每次只读取一行内容。

此外，还有两个与文件指针位置相关的方法：
方法 描述
seek(n)：将文件指针移动到指定字节的位置；
tell() ：获取当前文件指针所在字节位置。
需求：读取方法

file类的其他方法：
方法 描述
flush()： 刷新缓冲区数据，将缓冲区中的数据立刻写入文件；
next() ：返回文件下一行，这个方法也是file对象实例可以被当做迭代器使用的原因；
truncate([size]) ：截取文件中指定字节数的内容，并覆盖保存到文件中，如果不指定size参数则文件将被清空; Python2无返回值，Python3返回新文件的内容字节数；
write(str) ：将字符串写入文件，没有返回值；
writelines(sequence) ：向文件写入一个字符串或一个字符串列表，如果字符串列表中的元素需要换行要自己加入换行符；
fileno()： 返回一个整型的文件描述符，可以用于一些底层IO操作上（如，os模块的read方法）；
isatty() ：判断文件是否被连接到一个虚拟终端，是则返回True，否则返回False。