Python文件操作全解析：打开、关闭与读写实战
在Python开发中，文件操作是高频需求——无论是读取配置文件、处理日志、还是读写数据，都离不开文件的打开、读写与关闭。但很多初学者容易在“打开模式”“资源释放”“路径处理”等环节踩坑，导致文件损坏、数据丢失或代码报错。本文将从基础操作→模式详解→读写方法→CSV处理→路径管理，全方位讲解Python文件操作的核心知识点，帮你写出安全、高效的文件处理代码。
一、文件操作的基本流程：打开→操作→关闭
文件操作的核心步骤可概括为：
- 打开文件：用
open()函数建立与文件的连接，返回文件对象； - 操作文件：通过文件对象的方法（如
read()、write()）读写内容； - 关闭文件：释放文件资源（必须执行，否则可能导致数据未写入或资源占用）。
1. 基础打开与关闭：open()与close()
# 步骤1：打开文件（r模式：只读，需文件存在）
# 参数：文件名、打开模式、编码（文本文件必指定，避免乱码）
f = open("test.txt", "r", encoding="utf-8")# 步骤2：操作文件（读取内容）
content = f.read()
print("文件内容：", content)# 步骤3：关闭文件（释放资源）
f.close()
注意：若忘记调用close()，可能导致：
- 文件被锁定，其他程序无法修改；
- 缓存数据未写入磁盘（尤其写操作），导致内容丢失；
- 资源泄露（打开文件数量有限制）。
2. 更安全的方式：with语句自动关闭
with语句会在代码块执行完毕后自动关闭文件，无需手动调用close()，是推荐的最佳实践。
# with语句：自动管理文件关闭
with open("test.txt", "r", encoding="utf-8") as f: # 冒号后缩进为操作块content = f.read()print("文件内容：", content)# 代码块结束后，文件已自动关闭，无需手动close()
# 此时再操作f会报错（文件已关闭）
# print(f.read()) # 报错：ValueError: I/O operation on closed file.
优势：即使操作中发生异常，with也能保证文件正确关闭，安全性远高于手动close()。
二、文件打开模式：选择正确的操作方式
open()函数的第二个参数是“打开模式”，决定文件的操作权限（读/写/追加）和数据类型（文本/二进制）。常用模式如下：
1. 文本模式（默认，处理字符串）
| 模式 | 含义 | 特点 |
|---|---|---|
r | 只读（默认） | 文件必须存在，否则报错；指针在文件开头 |
w | 只写（覆盖） | 文件不存在则创建；存在则清空原内容；指针在开头 |
a | 只写（追加） | 文件不存在则创建；存在则在末尾追加；指针在末尾 |
r+ | 读写 | 文件必须存在；可读写，指针在开头 |
w+ | 读写（覆盖） | 文件不存在则创建；存在则清空；可读写 |
a+ | 读写（追加） | 文件不存在则创建；写操作只能追加；读操作需移动指针 |
示例：不同写模式的区别
# 1. w模式：覆盖写（每次运行清空原内容）
with open("test.txt", "w", encoding="utf-8") as f:f.write("第一次写入\n") # 文件内容：第一次写入# 再次用w模式写入，覆盖原内容
with open("test.txt", "w", encoding="utf-8") as f:f.write("第二次写入\n") # 文件内容：第二次写入# 2. a模式：追加写（在末尾添加）
with open("test.txt", "a", encoding="utf-8") as f:f.write("追加的内容\n") # 文件内容：第二次写入\n追加的内容# 3. r+模式：读写（需文件存在，可在任意位置写）
with open("test.txt", "r+", encoding="utf-8") as f:f.seek(3) # 移动指针到第3个字符后（0-based）f.write("插入") # 从指针位置开始覆盖写入# 最终内容：第二插入写入\n追加的内容（原"次"被"插入"覆盖）
2. 二进制模式（处理非文本文件，如图片/视频）
二进制模式用于处理字节流（非文本文件），模式名后加b（如rb、wb），无需指定encoding（二进制操作不涉及编码）。
| 模式 | 含义 | 用途 |
|---|---|---|
rb | 二进制读 | 读取图片、视频、压缩包等 |
wb | 二进制写 | 写入图片、视频等（覆盖原文件） |
ab | 二进制追加 | 向二进制文件末尾追加内容 |
示例：复制图片（二进制操作）
# 二进制读模式打开原图
with open("source.jpg", "rb") as src:# 二进制写模式创建新图（复制内容）with open("copy.jpg", "wb") as dst:dst.write(src.read()) # 读取字节流并写入新文件print("图片复制完成")
三、文本文件读写方法：按需求选择
文件对象提供了多种读写方法，需根据场景（如文件大小、读取方式）选择。
1. 读取方法：read() / readline() / readlines()
| 方法 | 功能 | 适用场景 |
|---|---|---|
read(size) | 读取指定字节数（size为None时读全部） | 小文件一次性读取 |
readline() | 读取一行（包括换行符\n） | 大文件按行读取（节省内存） |
readlines() | 读取所有行，返回列表（每行一个元素） | 中等大小文件，需按行处理 |
示例：读取大文件（按行读取更高效）
# 大文件（如10GB日志）不适合read()（占满内存），用readline()逐行处理
with open("large_log.txt", "r", encoding="utf-8") as f:while True:line = f.readline() # 逐行读取if not line: # 读到末尾（空字符串）break# 处理当前行（如过滤包含"error"的日志）if "error" in line.lower():print("错误日志：", line.strip())
2. 写入方法：write() / writelines()
| 方法 | 功能 | 注意 |
|---|---|---|
write(s) | 写入字符串s | 不会自动换行，需手动加\n |
writelines(seq) | 写入字符串序列（如列表） | 不会自动换行，需手动加\n |
示例：写入内容
# 1. write()：写入单字符串
with open("output.txt", "w", encoding="utf-8") as f:f.write("第一行内容\n") # 手动加换行符f.write("第二行内容\n")# 2. writelines()：写入列表
lines = ["第三行\n", "第四行\n", "第五行\n"]
with open("output.txt", "a", encoding="utf-8") as f:f.writelines(lines) # 列表元素需自带换行符
四、CSV文件处理：用标准库csv
CSV（逗号分隔值）是常用数据交换格式，Python标准库csv提供了便捷的读写工具（比手动分割字符串更可靠）。
1. 读取CSV文件（csv.reader）
import csv# 读取CSV文件（默认逗号分隔）
with open("data.csv", "r", encoding="utf-8") as f:reader = csv.reader(f) # 创建reader对象header = next(reader) # 读取表头（第一行）print("表头：", header)# 遍历数据行for row in reader:print("数据行：", row) # row是列表，每个元素为一列值
示例CSV内容（data.csv）：
姓名,年龄,城市
张三,25,北京
李四,22,上海
输出：
表头： ['姓名', '年龄', '城市']
数据行： ['张三', '25', '北京']
数据行： ['李四', '22', '上海']
2. 写入CSV文件（csv.writer）
import csv# 写入CSV文件
data = [["姓名", "年龄", "城市"], # 表头["王五", 30, "广州"],["赵六", 28, "深圳"]
]with open("new_data.csv", "w", encoding="utf-8", newline="") as f:# newline=""：避免Windows下自动添加空行writer = csv.writer(f) # 创建writer对象writer.writerows(data) # 写入多行（可传入列表）print("CSV写入完成")
注意：Windows系统下写CSV需指定newline=""，否则每行之间会多一个空行。
五、路径处理：用os.path模块跨平台兼容
手动拼接路径（如"data/file.txt"）在不同系统（Windows用\，Linux/Mac用/）会出错，推荐用os.path模块处理路径。
1. 常用路径函数
| 函数 | 功能 | 示例 |
|---|---|---|
os.path.join(path1, path2, ...) | 拼接路径（自动适配系统分隔符） | os.path.join("data", "logs", "test.txt") → data/logs/test.txt（Linux）或data\logs\test.txt（Windows） |
os.path.exists(path) | 判断路径是否存在 | os.path.exists("data") → True/False |
os.path.isfile(path) | 判断是否为文件 | os.path.isfile("test.txt") → True/False |
os.path.isdir(path) | 判断是否为目录 | os.path.isdir("data") → True/False |
os.makedirs(path, exist_ok=False) | 递归创建目录 | os.makedirs("data/logs") → 创建多层目录 |
2. 实战：安全创建目录并写入文件
import os# 目标文件路径：./data/reports/2023.txt
dir_path = os.path.join(".", "data", "reports") # 目录路径
file_path = os.path.join(dir_path, "2023.txt") # 文件路径# 步骤1：如果目录不存在，创建（exist_ok=True：目录存在不报错）
if not os.path.exists(dir_path):os.makedirs(dir_path, exist_ok=True)print(f"创建目录：{dir_path}")# 步骤2：写入文件
with open(file_path, "w", encoding="utf-8") as f:f.write("2023年报告内容")print(f"文件已写入：{file_path}")
六、避坑指南：文件操作常见错误及解决
1. 编码错误（UnicodeDecodeError）
问题：读取文件时未指定正确编码（如文件是gbk编码，却用utf-8读取）。
解决：指定正确编码，或尝试encoding="utf-8-sig"（处理带BOM的UTF-8文件）：
with open("test.txt", "r", encoding="gbk") as f: # 用文件实际编码pass
2. 文件不存在（FileNotFoundError）
问题：r模式打开不存在的文件。
解决：检查路径是否正确，或先用os.path.exists()判断：
import os # 导入os模块
file_path = "test.txt"
if not os.path.exists(file_path):print(f"文件不存在：{file_path}")
else:with open(file_path, "r") as f:pass
3. 权限错误（PermissionError）
问题：无权限读写文件（如尝试写入只读目录）。
解决：检查文件/目录权限，或更换路径（如用户目录）。
4. 忘记关闭文件导致数据丢失
问题：用open()打开文件后未close()，且程序意外退出，导致缓存数据未写入。
解决：强制使用with语句，自动管理关闭和缓存刷新。
七、总结：文件操作最佳实践
- 优先用
with语句：自动关闭文件，避免资源泄露； - 明确指定编码：文本文件必加
encoding="utf-8"（或实际编码），避免乱码； - 按文件大小选读写方式：大文件用
readline()逐行处理，小文件用read()一次性读取； - 用
os.path处理路径：跨平台兼容，避免手动拼接； - 二进制文件不加编码：
rb/wb模式操作非文本文件，无需指定encoding； - CSV用
csv库：比手动分割字符串更可靠（处理逗号包含在字段中的情况）。
掌握这些知识点，就能应对90%以上的文件操作场景。文件操作看似简单，但细节决定成败——一次编码错误或未关闭的文件，都可能导致程序崩溃或数据丢失，务必谨慎处理。