Python os模块完全指南：从入门到实战
一、os模块概述
os模块是Python标准库中与操作系统交互的核心工具，它封装了底层操作系统接口，为开发者提供了跨平台的统一API。该模块主要包含以下几类功能：
-
文件和目录操作：
- 创建/删除文件（os.remove()）
- 创建/删除目录（os.mkdir()/os.rmdir()）
- 文件重命名（os.rename()）
- 遍历目录（os.listdir()）
-
路径管理：
- 路径拼接（os.path.join()）
- 路径分割（os.path.split()）
- 获取绝对路径（os.path.abspath()）
- 检查路径存在性（os.path.exists()）
-
系统环境访问：
- 获取环境变量（os.environ）
- 执行系统命令（os.system()）
- 获取当前工作目录（os.getcwd()）
- 修改工作目录（os.chdir()）
典型应用场景包括：
- 批量重命名文件
- 递归遍历目录结构
- 系统环境检测
- 跨平台路径处理
- 自动化脚本编写
该模块属于Python内置标准库，无需额外安装，通过import os即可直接使用。其API设计遵循"一次编写，多平台运行"的原则，自动适配Windows、Linux、macOS等不同操作系统。在系统编程、自动化运维、文件处理等场景中都是基础必备模块。
import os
二、核心功能与API详解
1. 路径管理（os.path子模块）
▶ os.path.join() - 跨平台路径拼接
os.path.join(path1, path2, ...)-
参数：接受多个字符串参数，按顺序拼接
-
作用：自动适配当前系统的路径分隔符（Windows用
\，Linux/macOS用/）
# 示例：跨平台拼接路径
path = os.path.join('data', 'mnist', 'train') # Windows: data\mnist\train
print(path)▶ os.path.abspath() - 获取绝对路径
os.path.abspath(relative_path)-
参数：相对路径字符串
-
返回值：绝对路径字符串
# 示例：获取当前脚本的绝对路径
abs_path = os.path.abspath(__file__)
print(f"脚本绝对路径：{abs_path}")▶ os.path.dirname() - 获取父目录
os.path.dirname(path)-
参数：文件或目录路径
-
返回值：上级目录路径
# 示例：获取当前脚本的父目录
parent_dir = os.path.dirname(__file__)
print(f"父目录：{parent_dir}")2. 文件与目录操作
▶ os.makedirs() - 递归创建目录
os.makedirs(name, mode=0o777, exist_ok=False)-
参数：
-
name：目录路径 -
mode（可选）：权限模式（Unix系统有效） -
exist_ok：若为True，目录存在时不报错
-
# 示例：安全创建多级目录
os.makedirs('project/data/images', exist_ok=True)▶ os.listdir() - 列出目录内容
os.listdir(path='.')-
参数：目录路径（默认为当前目录）
-
返回值：文件名列表
# 示例：遍历目录下的文件
for file in os.listdir('data'):if file.endswith('.jpg'):print(f"找到图片文件：{file}")▶ os.remove() - 删除文件
os.remove(path)-
参数：文件路径
# 示例：删除临时文件
if os.path.exists('temp.txt'):os.remove('temp.txt')3. 环境变量管理
▶ os.environ - 环境变量字典
# 获取所有环境变量
print(os.environ)# 获取特定变量（如PATH）
path = os.environ.get('PATH', '默认值')
print(f"系统PATH变量：{path}")▶ os.getenv() - 安全获取环境变量
os.getenv(key, default=None)-
参数：
-
key：变量名 -
default：变量不存在时的默认值
-
# 示例：获取JAVA_HOME
java_home = os.getenv('JAVA_HOME', '/usr/lib/jvm/default-java')4. 系统命令执行
▶ os.system() - 执行Shell命令
os.system(command)-
参数：字符串形式的命令
-
返回值：命令的退出状态码
# 示例：执行ping命令
ret = os.system('ping -c 4 www.baidu.com') # Linux/macOS
if ret == 0:print("Ping成功！")▶ os.popen() - 获取命令输出
os.popen(command, mode='r')-
参数：
-
command：Shell命令 -
mode：读写模式（'r'或'w'）
-
# 示例：读取命令输出
with os.popen('ipconfig' if os.name == 'nt' else 'ifconfig') as f:print(f.read())三、实战案例：自动化数据预处理
场景描述
假设我们需要：
-
在
data/raw目录下存放原始数据 -
在
data/processed目录存放处理后的数据 -
自动清理临时文件
import os
import shutil# 1. 定义路径
raw_dir = os.path.join('data', 'raw')
processed_dir = os.path.join('data', 'processed')
temp_file = 'temp.tmp'# 2. 创建目录结构
os.makedirs(raw_dir, exist_ok=True)
os.makedirs(processed_dir, exist_ok=True)# 3. 模拟数据处理
with open(temp_file, 'w') as f:f.write("临时数据...")# 4. 移动文件到processed目录
shutil.move(temp_file, os.path.join(processed_dir, 'final_data.txt'))# 5. 验证结果
print(f"原始目录内容：{os.listdir(raw_dir)}")
print(f"处理目录内容：{os.listdir(processed_dir)}")四、os vs pathlib 对比
| 特性 | os+os.path | pathlib（Python 3.4+） |
|---|---|---|
| 设计理念 | 函数式编程 | 面向对象（Path类） |
| 路径拼接 | os.path.join(a, b) | Path(a) / b |
| 方法链 | 不支持 | 支持（如Path().mkdir().touch()） |
| 推荐场景 | 旧代码维护 | 新项目开发 |
# pathlib等效示例
from pathlib import Path
Path('data/processed').mkdir(parents=True, exist_ok=True)五、常见问题解答
Q1：os.path.exists()和os.path.isfile()有什么区别？
-
exists()：检查路径是否存在（文件或目录均可） -
isfile()：严格检查是否为文件
Q2：如何递归删除目录？
import shutil
shutil.rmtree('directory') # 删除目录及其所有内容六、总结
通过本文，你应掌握：
-
os模块的核心API及其参数 -
跨平台路径处理的最佳实践
-
文件/目录操作的完整生命周期管理
-
系统命令执行与环境变量访问
扩展阅读：
-
Python官方文档 - os模块
-
RealPython - 文件系统操作指南