Python3文件读写详解：从open()函数到with语句的完整入门指南

本文主要基于Python3版本进行讲解，为你梳理文件操作的核心知识点。

1. 打开文件：open()函数

要对文件进行读写，首先需要打开文件。Python内置的open()函数用于打开一个文件，并返回一个文件对象。其基本语法如下：

file_object = open(file_name, mode, encoding=None)

• file_name：包含文件路径的字符串（可以是绝对路径或相对路径）。
• mode：打开文件的模式，决定了你能对文件进行何种操作。
• encoding：可选参数，仅在文本模式下使用，用于指定文件的编码格式（如‘utf-8’、‘gbk’等）。如果不指定，则使用平台默认编码（通常为‘utf-8’，但在Windows上可能为‘gbk’）。建议显式指定encoding='utf-8'以保证跨平台一致性。

常用模式：

模式	描述
‘r’	只读模式（默认）。读取已存在文件，文件必须存在，否则抛出FileNotFoundError
‘w’	只写模式。如果文件存在，会覆盖原文件；如果文件不存在，则创建新文件
‘a’	追加模式。如果文件存在，写入的内容会追加到文件末尾；如果文件不存在，则创建新文件
‘x’	独占创建模式。如果文件已存在，则抛出FileExistsError；如果不存在，则创建并写入
‘b’	二进制模式（可与其他模式组合，如‘rb’、‘wb'）， 处理图片/音频等二进制文件（如 ‘rb’）
‘t’	文本模式（默认，可省略）
‘+’	读写模式（可与其他模式组合，如‘r+’、‘w+’）

示例：打开文件

# ①. 以只读方式打开一个文本文件，并指定UTF-8编码
f = open('example.txt', 'r', encoding='utf-8')

# ②. 以二进制写入方式打开一个文件（二进制模式不需要encoding参数）
f_bin = open('data.bin', 'wb')

2. 读取文件

文件打开后，可以使用文件对象的以下方法读取内容。

2.1 read(size)

• 读取指定字节数的内容。如果不指定size或size为负数，则读取整个文件内容。
• 返回字符串（文本模式）或字节串（二进制模式）。

f = open('example.txt', 'r', encoding='utf-8')
content = f.read()      # 读取全部内容
print(content)
f.close()

2.2 readline()

• 读取一行内容，包括行尾的换行符\n。
• 如果到达文件末尾，返回空字符串 ’’ 。

f = open('example.txt', 'r', encoding='utf-8')
line = f.readline()  # 逐行读取
while line:
    print(line, end='')   # 避免print自动添加换行
    line = f.readline()
f.close()

2.3 readlines()

• 读取所有行，返回一个字符串列表，每个元素是一行（包含换行符）。

f = open('example.txt', 'r', encoding='utf-8')
lines = f.readlines()
for line in lines:
    print(line, end='')
f.close()

2.4 直接迭代文件对象

• 文件对象是可迭代的，可以直接在for循环中逐行读取，内存效率高。

f = open('example.txt', 'r', encoding='utf-8')
for line in f:
    print(line, end='')
f.close()

3. 写入文件

写入文件前，需要确保文件以写入模式（‘w’、‘a’、‘x’、‘r+’等）打开。

3.1 write(string)

• 将字符串写入文件，返回写入的字符数（文本模式）或字节数（二进制模式）。
• 注意：write()不会自动添加换行符，需要手动添加\n。

f = open('output.txt', 'w', encoding='utf-8')
num = f.write(“Hello, World!\n”)
print(f”写入了 {num} 个字符”)
f.close()

3.2 writelines(lines)

• 写入一个字符串列表，但不会自动添加换行符，列表中的每个字符串应已包含换行符。

lines = [“第一行\n”, “第二行\n”, “第三行\n”]
f = open('output.txt', ‘w’, encoding=‘utf-8’)
f.writelines(lines)
f.close()

注意：

• ‘w’ 模式会覆盖原文件内容（新文件会创建）。
• 确保每行结尾添加 \n（否则内容会连在一起）。

4. 关闭文件：close()与with语句

4.1 显式关闭

• 文件操作完成后，必须调用close()方法关闭文件，释放系统资源。
• 如果忘记关闭，可能导致数据丢失或资源泄露。

f = open('example.txt’, ‘r’, encoding=‘utf-8’)
# 执行读取操作
f.close()

4.2 使用with语句（推荐）

• with语句会自动管理文件的关闭，避免资源泄露，即使发生异常也会正确关闭文件。比手动调用 close() 更安全。
• 当文件不存在时，会捕获 FileNotFoundError，避免程序崩溃。
• 语法：with open(...) as file_object:

with open('example.txt’, ‘r’, encoding=‘utf-8’) as f:
    content = f.read()
    print(content)
# 离开with块后，文件自动关闭

5. 文件指针操作

文件对象内部维护一个指针，指示当前读写的位置。

5.1 tell()：返回当前指针位置（字节数）。

5.2 seek(offset, whence)：移动指针。

• offset：偏移量。
• whence：可选，0表示从文件开头计算（默认），1表示从当前位置计算，2表示从文件末尾计算。

with open('example.txt', ‘r’, encoding=‘utf-8’) as f:
    print(f.tell())      # 0
    f.read(5)
    print(f.tell())      # 5
    f.seek(0)            # 回到开头
    print(f.tell())      # 0

6. 异常处理

文件操作可能引发多种异常，例如文件不存在、权限不足、编码错误等。可以使用try...except...finally捕获并处理异常。

try:
    f = open('nonexistent.txt’, ‘r’, encoding=‘utf-8’)
    content = f.read()
except FileNotFoundError:
    print(“文件不存在，请检查路径！”)
except PermissionError:
    print(“没有权限读取文件！”)
except UnicodeDecodeError:
    print(“文件编码错误，请检查encoding参数！”)
except Exception as e:
    print(f”发生未知错误：{e}”)
finally:
    # 确保文件被关闭
    if ‘f’ in locals() and not f.closed:
        f.close()

结合with语句可以简化异常处理，因为with会自动关闭文件。

try:
    with open('nonexistent.txt’, ‘r’, encoding=‘utf-8’) as f:
        content = f.read()
except FileNotFoundError:
    print(“文件不存在！”)
except UnicodeDecodeError:
    print(“文件编码错误！”)

7. 综合示例

下面是一个完整的示例，演示如何读取一个文件的内容，修改后写入另一个文件，并处理可能出现的异常。示例中显式指定了UTF-8编码。

示例：复制文件并添加行号

假设有一个input.txt文件，内容如下（UTF-8编码）：

Python is great.
File handling is easy.
Let's learn together.

我们希望生成output.txt，在每一行前添加行号，格式如1: Python is great.。

input_file = ‘input.txt’
output_file = ‘output.txt’

try:
    with open(input_file, ‘r’, encoding=‘utf-8’) as infile:
        lines = infile.readlines()

    # 添加行号
    numbered_lines = [f”{i+1}: {line}” for i, line in enumerate(lines)]

    with open(output_file, ‘w’, encoding=‘utf-8’) as outfile:
        outfile.writelines(numbered_lines)

    print(f”处理完成，结果已保存至 {output_file}”)

except FileNotFoundError:
    print(f”错误：文件 {input_file} 不存在，请检查路径。”)
except PermissionError:
    print(“错误：没有权限读写文件。”)
except UnicodeDecodeError:
    print(“错误：文件编码不是UTF-8，请检查源文件编码。”)
except Exception as e:
    print(f”发生未知错误：{e}”)

运行后，output.txt的内容应为：

1: Python is great.
2: File handling is easy.
3: Let's learn together.

8. 涉及的Python语法总结

语法	说明
open(file, mode, encoding)	打开文件，返回文件对象。
file.read([size])	读取文件内容。
file.readline()	读取一行。
file.readlines()	读取所有行到列表。
file.write(str)	写入字符串。
file.writelines(list)	写入字符串列表。
file.close()	关闭文件。
with open(...) as f:	使用上下文管理器自动关闭文件。
file.tell()	返回当前文件指针位置。
file.seek(offset, whence)	移动文件指针。
try...except...finally	异常处理结构。
for line in file	直接迭代文件对象逐行读取。
文件模式：‘r’, ‘w’, ‘a’, ‘b’, ‘+’	指定打开文件的模式。

9. 常见错误与解决方案

错误现象	原因	修复方法
UnicodeDecodeError	未指定编码	添加 encoding='utf-8'
文件内容为空	未正确关闭文件	使用 with 语句
写入后内容丢失	未使用 ‘w’ 或 ‘a’ 模式	确认模式是否正确
文件路径错误	路径不正确（如 ./data/file.txt）	使用绝对路径或检查当前工作目录

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希望这份详细的Python3文件操作指南能帮助你更好地理解和使用相关功能。如果你想深入探讨更多Python技巧或遇到具体问题，欢迎来 云栈社区 的Python板块交流讨论。