Python之os模块（文件和目录操作、进程管理、环境变量访问）

Python之os模块

os 模块是 Python 的标准库之一，提供了丰富的操作系统相关功能，包括文件和目录操作、进程管理、环境变量访问等。它允许 Python 程序与操作系统进行交互，实现跨平台的操作系统功能调用。

功能分类速查表

文件和目录操作

功能/属性	说明	示例
os.getcwd()	获取当前工作目录	current_dir = os.getcwd()
os.chdir(path)	改变当前工作目录	os.chdir(‘/new/path’)
os.listdir(path)	返回指定目录下的文件和目录列表	files = os.listdir(‘.’)
os.mkdir(path)	创建目录	os.mkdir(‘new_dir’)
os.makedirs(path)	递归创建目录	os.makedirs(‘dir1/dir2/dir3’)
os.remove(path)	删除文件	os.remove(‘file.txt’)
os.rmdir(path)	删除空目录	os.rmdir(‘empty_dir’)
os.removedirs(path)	递归删除空目录	os.removedirs(‘dir1/dir2’)
os.rename(src, dst)	重命名文件或目录	os.rename(‘old.txt’, ‘new.txt’)
os.stat(path)	获取文件/目录状态信息	info = os.stat(‘file.txt’)
os.path 子模块	提供路径相关操作	详见下方 os.path 部分
os.walk()	递归遍历目录树	for root, dirs, files in os.walk(top_path):

路径操作 (os.path 子模块)

功能/属性	说明	示例
os.path.abspath(path)	返回绝对路径	abs_path = os.path.abspath(‘file.txt’)
os.path.basename(path)	返回路径的最后部分	os.path.basename(‘/a/b/c.txt’) → ‘c.txt’
os.path.dirname(path)	返回目录部分	os.path.dirname(‘/a/b/c.txt’) → ‘/a/b’
os.path.exists(path)	检查路径是否存在	if os.path.exists(‘file.txt’):
os.path.isfile(path)	检查是否为文件	if os.path.isfile(‘file.txt’):
os.path.isdir(path)	检查是否为目录	if os.path.isdir(‘directory’):
os.path.join(path1, path2)	智能拼接路径	os.path.join(‘dir’, ‘sub’, ‘file.txt’)
os.path.split(path)	分割路径为目录和文件名	dir, file = os.path.split(‘/a/b/c.txt’)
os.path.splitext(path)	分割文件名和扩展名	name, ext = os.path.splitext(‘file.txt’)
os.path.getsize(path)	获取文件大小(字节)	size = os.path.getsize(‘file.txt’)
os.path.getmtime(path)	获取最后修改时间	mtime = os.path.getmtime(‘file.txt’)

进程管理

功能/属性	说明	示例
os.system(command)	执行系统命令	os.system(‘ls -l’)
os.popen(command)	执行命令并获取输出	output = os.popen(‘ls’).read()
os.getpid()	获取当前进程ID	pid = os.getpid()
os.getppid()	获取父进程ID	ppid = os.getppid()
os.kill(pid, sig)	向进程发送信号	os.kill(pid, signal.SIGTERM)
os._exit(n)	直接退出进程(不清理)	os._exit(1)

环境变量和用户信息

功能/属性	说明	示例
os.environ	包含环境变量的字典	home = os.environ[‘HOME’]
os.getenv(key)	获取环境变量值	path = os.getenv(‘PATH’)
os.putenv(key, value)	设置环境变量	os.putenv(‘MY_VAR’, ‘value’)
os.uname()	获取系统信息(Unix)	info = os.uname()
os.getlogin()	获取当前登录用户名	user = os.getlogin()
os.getuid()	获取当前用户ID(Unix)	uid = os.getuid()
os.getgid()	获取当前组ID(Unix)	gid = os.getgid()

文件描述符和权限

功能/属性	说明	示例
os.open(path, flags)	低级文件打开	fd = os.open(‘file.txt’, os.O_RDWR)
os.close(fd)	关闭文件描述符	os.close(fd)
os.read(fd, n)	从文件描述符读取	data = os.read(fd, 100)
os.write(fd, str)	向文件描述符写入	os.write(fd, b’data’)
os.chmod(path, mode)	更改文件权限	os.chmod(‘file.txt’, 0o755)
os.access(path, mode)	检查文件权限	if os.access(‘file.txt’, os.R_OK):

• os.open() 和内置的 open() 函数

  • os.open()：低级接口，适合特殊需求（如文件锁、原始字节操作）。

  • open()：高级接口，适合日常文件读写（自动处理编码、缓冲和资源管理）。

  • 优先使用 open()，除非你有明确的理由需要使用 os.open()

• 参考Python之文件操作

常用示例

遍历目录

import osfor root, dirs, files in os.walk('.'):for file in files:print(os.path.join(root, file))

创建目录结构

import osif not os.path.exists('project/data'):os.makedirs('project/data')

文件操作

import os# 复制文件(简单方式)
with open('source.txt', 'rb') as src, open('dest.txt', 'wb') as dst:dst.write(src.read())# 删除文件前检查
if os.path.isfile('old_file.txt'):os.remove('old_file.txt')

获取文件信息

import os
import timefile_stat = os.stat('document.pdf')
print(f"大小: {file_stat.st_size} 字节")
print(f"最后修改: {time.ctime(file_stat.st_mtime)}")

跨平台路径处理

import osconfig_path = os.path.join(os.getenv('HOME'), 'config', 'settings.ini')
print(f"配置文件路径: {config_path}")

其他补充点

'\'转义字符注意事项

使用原始字符串（推荐）

在路径字符串前加 r，告诉 Python 不要处理转义字符：

print(os.path.isfile(r'D:\pycharm\project01\day04\模块.py'))
#           注意这里的 `r` ↑

使用双反斜杠\\

手动转义每个反斜杠：

print(os.path.isfile('D:\\pycharm\\project01\\day04\\模块.py'))

使用正斜杠 /（Python 自动兼容）

即使是在 Windows 系统，Python 也支持 / 作为路径分隔符：

print(os.path.isfile('D:/pycharm/project01/day04/模块.py'))

创建或删除需要判断是否存在

创建文件/目录

• 是否需要判断存在？

  • 不必须：Python 的创建操作（如 open()、os.makedirs()）在目标已存在时可能会报错，但可以通过参数直接覆盖或忽略。

  • 推荐做法：

    • 文件：使用 ‘w’ 模式直接覆盖，或 ‘x’ 模式确保不覆盖（需捕获 FileExistsError）。

    try:with open('file.txt', 'x') as f:  # 文件存在时报错f.write('content')
    except FileExistsError:print("文件已存在，未覆盖")
    

    • 目录：使用 os.makedirs(exist_ok=True) 自动忽略已存在的目录。

    import os
    os.makedirs('my_dir', exist_ok=True)  # 目录存在时不报错
    

删除文件/目录

• 是否需要判断存在？

  • 不必须：删除前检查存在性可避免异常，但直接捕获异常更简洁（Python 推崇 EAFP 风格）。

• 推荐做法：

  • 文件：直接删除 + 捕获 FileNotFoundError。

  import o
  try:os.remove('file.txt')  # 文件不存在时报错
  except FileNotFoundError:print("文件不存在，无需删除")
  

  • 目录：使用 shutil.rmtree() 递归删除（无视存在性）。

  import shutil
  shutil.rmtree('my_dir', ignore_errors=True)  # 目录不存在时不报错
  

• 性能：直接操作 + 异常处理的性能通常优于先检查（尤其在高并发场景）

__pycache__ 缓存目录

• 使用os.listdir()查看指定目录下的文件和目录列表时，可以看到该目录
• 当导入一个 Python 模块（如 import mymodule）时，Python 会将模块的源代码（.py 文件）编译成字节码（一种优化后的二进制格式），并保存在__pycache__目录中
  __pycache__ 是 Python 用于优化模块加载的缓存目录，无需手动干预，可以安全忽略或删除。
• 作用

  • 性能优化：直接加载已编译的字节码比重新解析 .py 文件更快，尤其是对于大型模块。

  • 避免重复编译：如果模块未修改，Python 会直接复用字节码，跳过编译步骤。

• 一般编辑器/IDE 默认隐藏了它
  

windows打印os.system(“dir”) 会乱码

乱码原因

• os.system() 直接调用系统命令，返回的是 系统原生编码（GBK）。

• 如果 Python 或终端尝试用 UTF-8 解码 GBK 内容，就会显示乱码（如 � 或奇怪符号）。

修改控制台编码为 UTF-8（推荐）

在代码开头强制设置终端编码：

import os
import sys# 设置控制台编码为 UTF-8
sys.stdout.reconfigure(encoding='utf-8')  # Python 3.7+
os.system("chcp 65001")  # Windows 切换到 UTF-8 代码页print(os.system("dir"))  # 现在应该正常显示中文