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os详解，从上面是‘os‘模块？到核心组成和常用函数

news 2025/8/18 13:19:50

一.什么是 `os` 模块？

os 模块是 “Operating System”（操作系统）的缩写。它提供了一种方便的、可移植的方式来使用操作系统的功能。简单来说，Python 通过 os 模块充当了你和操作系统之间的桥梁，让你能够用 Python 代码来执行原本需要在命令行（如 Windows 的 cmd 或 Linux/macOS 的 Terminal）中才能完成的各种系统级任务。

这些任务主要包括：

文件和目录操作（创建、删除、重命名、遍历）
文件路径处理（拼接、分割、获取路径信息）
读取和设置环境变量
执行系统命令
管理进程

os 模块最大的优点之一是跨平台性。它会帮你处理好不同操作系统（如 Windows, macOS, Linux）之间的差异。例如，Windows 的路径分隔符是 \，而 Linux/macOS 是 /。如果你使用 os.path.join() 来拼接路径，它会自动使用当前操作系统对应的正确分隔符，让你的代码无需修改就能在不同系统上运行。

二.核心组成部分与常用函数

os 模块功能非常丰富，我们将其分为几个核心类别来讲解，并附上代码示例。

1. 路径操作 (`os.path`)

这是 os 模块中最常用、最重要的子模块，专门用于处理文件和目录的路径字符串。

os.path.join(path, *paths)：智能拼接路径
这是拼接路径的首选方式，因为它会自动处理不同操作系统的路径分隔符。

import os# 在 Windows 上，结果是 'data\\images\\cat.png'
# 在 Linux/macOS 上，结果是 'data/images/cat.png'
full_path = os.path.join('data', 'images', 'cat.png')
print(full_path)# 避免使用字符串拼接，因为不具备跨平台性
# bad_path = 'data' + '/' + 'images' + '/' + 'cat.png' # 在 Windows 上可能出问题

os.path.exists(path)：检查路径是否存在
检查一个文件或目录是否存在，返回 True 或 False。

import os
print(os.path.exists('C:/Users')) # 在 Windows 上很可能返回 True
print(os.path.exists('./non_existent_file.txt')) # 返回 False

os.path.isfile(path) 和 os.path.isdir(path)：判断是文件还是目录

import os
# 假设当前目录下有一个名为 my_script.py 的文件和一个名为 data 的文件夹
print(os.path.isfile('my_script.py')) # 返回 True
print(os.path.isdir('my_script.py'))  # 返回 False
print(os.path.isdir('data'))        # 返回 True

os.path.split(path) 和 os.path.splitext(path)：拆分路径

split()：将路径拆分为 (目录部分, 文件名部分)。
splitext()：将路径拆分为 (文件名主干, 扩展名)。

import os
path = '/home/user/project/main.py'dir_part, file_part = os.path.split(path)
print(f"目录部分: {dir_part}")   # 输出: /home/user/project
print(f"文件名部分: {file_part}") # 输出: main.pyroot, extension = os.path.splitext(path)
print(f"文件名主干: {root}")      # 输出: /home/user/project/main
print(f"扩展名: {extension}")  # 输出: .py

os.path.basename(path) 和 os.path.dirname(path)：获取文件名和目录名

import os
path = '/home/user/project/main.py'
print(f"文件名: {os.path.basename(path)}") # 输出: main.py
print(f"目录名: {os.path.dirname(path)}")  # 输出: /home/user/project

2. 目录与文件操作

这类函数直接对文件系统进行操作。

os.getcwd()：获取当前工作目录 (Get Current Working Directory)

import os
current_dir = os.getcwd()
print(f"当前工作目录是: {current_dir}")

os.chdir(path)：改变当前工作目录 (Change Directory)

import os
# 切换到 C 盘根目录 (Windows 示例)
# os.chdir('C:\\')
# print(os.getcwd())

os.listdir(path)：列出目录中的所有文件和文件夹
返回一个包含目录下所有条目名称的列表。
```
import os
# 列出当前目录下的内容
items = os.listdir('.') # '.' 代表当前目录
print(items)
```
os.mkdir(path) 和 os.makedirs(path)：创建目录
- mkdir()：只能创建单层目录。如果父目录不存在，会报错。
- makedirs()：可以创建多层嵌套的目录（递归创建）。如果目录已存在，可以通过 exist_ok=True 参数避免报错。
```
import os
# 创建单层目录
if not os.path.exists('single_dir'):os.mkdir('single_dir')# 创建多层目录，更推荐的方式
os.makedirs('nested/deep/dir', exist_ok=True)
```
os.remove(path) 或 os.unlink(path)：删除文件
这两个函数功能相同。如果路径是目录，会报错。
```
# 假设有一个名为 temp.txt 的文件
# if os.path.exists('temp.txt'):
#     os.remove('temp.txt')
```
os.rmdir(path) 和 os.removedirs(path)：删除目录
- rmdir()：只能删除空目录。
- removedirs()：递归删除空目录。
```
# 假设有一个名为 single_dir 的空目录
# if os.path.exists('single_dir'):
#     os.rmdir('single_dir')
```

os.rename(src, dst)：重命名或移动文件/目录
如果 src (源) 和 dst (目标) 在同一个目录下，就是重命名。如果在不同目录下，就是移动。

import os
# 创建一个文件用于演示
with open('old_name.txt', 'w') as f:f.write('hello')# 重命名
os.rename('old_name.txt', 'new_name.txt')# 移动文件
os.makedirs('storage', exist_ok=True)
os.rename('new_name.txt', os.path.join('storage', 'moved_file.txt'))

3. 环境变量

os.environ：获取所有环境变量
它表现得像一个 Python 字典，包含了所有的环境变量。

import os
# 获取所有环境变量
# print(os.environ)# 获取单个环境变量，比如 'PATH'
path_variable = os.environ.get('PATH') # 使用 .get() 更安全，如果不存在返回 None
print(f"PATH 环境变量的一部分: {path_variable[:30]}...")

os.getenv(key, default=None)：安全地获取环境变量
推荐使用此函数，因为它在环境变量不存在时不会报错，而是返回 None 或你指定的默认值。
```
import os
api_key = os.getenv('MY_API_KEY', 'default_key')
print(f"API Key: {api_key}")
```

4. 执行系统命令

os.system(command)：在子 shell 中执行命令
这会打开一个操作系统的 shell 来执行命令，并将命令的输出直接打印到控制台。它只返回命令的退出状态码（通常 0 表示成功）。
```
import os
# 在 Linux/macOS 上
# os.system('ls -l')# 在 Windows 上
# os.system('dir')
```
注意：os.system() 的功能相对简单，并且存在安全风险（命令注入）。在现代 Python 开发中，更推荐使用功能更强大、更安全的 subprocess 模块来执行外部命令。