Python 文件操作教程：open () 函数、读写模式与文件关闭全解析文件操作核心逻辑：先理解“打开-操作-关闭”

一、文件操作核心逻辑：先理解“打开-操作-关闭”

Python操作文件遵循固定流程：

打开文件：通过open()函数建立程序与文件的连接，返回“文件对象”（也称文件句柄）；
操作文件：通过文件对象执行读、写、追加等操作；
关闭文件：通过close()方法释放文件资源（避免资源泄露、文件损坏）。

类比理解：操作文件就像操作水杯——打开文件=拿起水杯，读写=倒水/接水，关闭文件=放下水杯（不放下会占用手的资源）。

二、核心函数：open() 打开文件（必掌握）

open()是Python操作文件的入口函数，所有文件操作都从它开始，先掌握其语法和参数。

1. open() 基础语法

file_object = open(file, mode='r', encoding=None)

参数说明：

参数	作用说明	示例
file	必选参数，文件路径（绝对路径/相对路径）	`'./test.txt'`、`'/usr/data/log.txt'`
mode	可选参数，文件打开模式（默认`r`，只读），决定能对文件执行的操作	`'r'`（读）、`'w'`（写）、`'a'`（追加）
encoding	可选参数，文件编码格式（文本文件必备，推荐`utf-8`）	`encoding='utf-8'`

路径说明：

相对路径：以当前程序所在目录为基准，如'test.txt'（程序同目录）、'./data/test.txt'（程序目录下的data文件夹）；
绝对路径：文件在系统中的完整路径，如Windows：'C:\Users\admin\test.txt'，Linux/Mac：'/home/admin/test.txt'（注意Windows路径需转义，或用r'C:\Users\admin\test.txt'）。

2. 核心：文件打开模式（mode参数）

mode参数决定了文件的操作类型，新手最易混淆，以下是高频使用的模式及区别：

模式	中文说明	核心特性	适用场景
r	只读模式	默认模式，文件必须存在，否则报错；只能读取文件内容，不能修改	读取配置文件、日志文件
w	只写模式	文件不存在则创建，文件存在则清空原有内容；只能写入内容，不能读取	新建文件、覆盖写入数据
a	追加模式	文件不存在则创建，文件存在则在末尾追加内容；只能写入，不能读取	日志追加、数据补录
r+	读写模式	文件必须存在，可同时读取和写入（写入会覆盖原有内容）	读取并修改文件（需谨慎）
w+	写读模式	文件不存在则创建，清空原有内容；可先写后读	新建文件并验证写入内容
a+	追加读模式	文件不存在则创建，在末尾追加内容；可追加后读取	追加数据后查看完整内容
b	二进制模式	与上述模式结合使用（如`rb`、`wb`），用于操作二进制文件（图片、视频、压缩包）	读取/写入二进制文件

关键提醒：

文本文件（.txt、.py、.conf）操作需指定encoding='utf-8'，避免中文乱码；
二进制文件（.jpg、.zip、.mp4）操作不能指定encoding，且模式需加b（如rb）。

三、文件读取操作：从文件中获取内容

读取文件是最常用的操作，核心方法有read()、readline()、readlines()，按需选择。

1. 一次性读取全部内容（read()）

适合小文件（几十KB内），一次性读取所有内容到字符串。

# 示例：读取文本文件
# 步骤1：打开文件（只读模式，指定utf-8编码）
f = open('./test.txt', mode='r', encoding='utf-8')

# 步骤2：读取全部内容
content = f.read()
print("文件全部内容：")
print(content)

# 步骤3：关闭文件（必须执行）
f.close()

2. 逐行读取（readline()）

适合大文件，每次读取一行，避免一次性加载过多内容占用内存。

# 示例：逐行读取文件
f = open('./test.txt', mode='r', encoding='utf-8')

# 循环读取每一行，直到读取完毕（readline()返回空字符串表示结束）
print("逐行读取内容：")
while True:
    line = f.readline()
    if not line:
        break
    # 去除每行末尾的换行符（\n）
    print(line.strip())

f.close()

3. 读取所有行到列表（readlines()）

将文件每一行作为列表元素，方便遍历和索引。

# 示例：读取所有行到列表
f = open('./test.txt', mode='r', encoding='utf-8')

lines = f.readlines()
print("文件行列表：", lines)  # 每行末尾带\n，如['第一行\n', '第二行\n']

# 遍历列表处理每行内容
print("处理后内容：")
for index, line in enumerate(lines):
    print(f"第{index+1}行：{line.strip()}")

f.close()

4. 读取二进制文件（如图片）

# 示例：读取图片文件
f = open('./logo.jpg', mode='rb')  # 二进制只读模式，无需encoding
img_data = f.read()
print(f"图片字节数：{len(img_data)}")
f.close()

# 写入新图片（验证读取内容）
f_new = open('./logo_copy.jpg', mode='wb')
f_new.write(img_data)
f_new.close()

四、文件写入操作：向文件中保存内容

写入文件需注意模式选择（w覆盖、a追加），核心方法是write()、writelines()。

1. 覆盖写入（mode='w'）

文件不存在则创建，存在则清空原有内容，写入新内容。

# 示例：覆盖写入文本
f = open('./write_test.txt', mode='w', encoding='utf-8')

# 写入字符串
f.write("Python文件写入测试\n")
f.write("第二行内容\n")

# 关闭文件（写入后必须关闭，否则内容可能未保存）
f.close()

# 验证写入结果
f_read = open('./write_test.txt', mode='r', encoding='utf-8')
print("覆盖写入后的内容：")
print(f_read.read())
f_read.close()

2. 追加写入（mode='a'）

在文件末尾添加内容，不覆盖原有内容。

# 示例：追加写入文本
f = open('./write_test.txt', mode='a', encoding='utf-8')

f.write("追加的第三行内容\n")
f.write("追加的第四行内容\n")
f.close()

# 验证追加结果
f_read = open('./write_test.txt', mode='r', encoding='utf-8')
print("追加写入后的内容：")
print(f_read.read())
f_read.close()

3. 写入多行（writelines()）

将列表中的字符串逐行写入文件（需手动加换行符\n）。

# 示例：批量写入多行
lines = ["苹果\n", "香蕉\n", "橙子\n"]
f = open('./fruit.txt', mode='w', encoding='utf-8')

f.writelines(lines)
f.close()

# 验证结果
f_read = open('./fruit.txt', mode='r', encoding='utf-8')
print("批量写入后的内容：")
print(f_read.read())
f_read.close()

五、文件关闭：必须执行的收尾操作

打开文件后，若不执行close()，会导致：

文件资源被占用，其他程序无法操作该文件；
写入的内容可能未真正保存到磁盘（Python缓存机制）；
长期运行的程序可能出现“文件句柄泄露”，导致系统资源耗尽。

1. 手动关闭（close()）

最基础的方式，操作完成后显式调用close()。

f = open('./test.txt', mode='r', encoding='utf-8')
content = f.read()
f.close()  # 手动关闭，必须写

2. 自动关闭（with语句，推荐）

Python提供with上下文管理器，代码块执行完毕后自动关闭文件，无需手动调用close()，是最安全的方式。

# 示例1：读取文件（自动关闭）
with open('./test.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f:
    content = f.read()
    print("with语句读取内容：", content)
# 缩进结束后，文件已自动关闭

# 示例2：写入文件（自动关闭）
with open('./with_test.txt', mode='w', encoding='utf-8') as f:
    f.write("使用with语句写入\n")
    f.write("自动关闭文件，无需手动close")

# 验证写入结果
with open('./with_test.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f:
    print("with语句写入后的内容：")
    print(f.read())

核心优势：即使代码块中出现异常（如读取时报错），with语句也会确保文件被关闭，避免资源泄露。

六、实战案例：文件操作高频场景

案例1：统计文件行数和字符数

# 统计test.txt的行数、总字符数（不含空格）
line_count = 0
char_count = 0

with open('./test.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f:
    for line in f:  # 直接遍历文件对象，逐行读取（最省内存）
        line_count += 1
        # 去除空格和换行符后统计字符数
        char_count += len(line.strip().replace(" ", ""))

print(f"文件总行数：{line_count}")
print(f"文件总字符数（不含空格）：{char_count}")

案例2：批量替换文件中的指定内容

# 将test.txt中的"Python"替换为"Python3"，保存到新文件
with open('./test.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f_read, \
     open('./test_new.txt', mode='w', encoding='utf-8') as f_write:
    for line in f_read:
        # 替换内容
        new_line = line.replace("Python", "Python3")
        # 写入新文件
        f_write.write(new_line)

print("内容替换完成，新文件为test_new.txt")

案例3：读取大文件（GB级）的正确方式

大文件不能用read()一次性读取，需逐行遍历避免内存溢出：

# 读取GB级日志文件，筛选包含"ERROR"的行
with open('./big_log.log', mode='r', encoding='utf-8') as f:
    with open('./error_log.log', mode='w', encoding='utf-8') as f_error:
        for line in f:
            if "ERROR" in line:
                f_error.write(line)

print("ERROR日志已筛选到error_log.log")

七、常见问题与避坑指南

1. 中文乱码问题

原因：打开文件时未指定encoding='utf-8'，或文件本身编码不是utf-8；
解决：
1. 优先指定encoding='utf-8'；
2. 若文件是GBK编码，改为encoding='gbk'；
3. 用记事本打开文件，“另存为”选择utf-8编码。

2. 文件不存在报错（FileNotFoundError）

原因：r/r+模式下文件路径错误或文件不存在；
解决：
1. 检查文件路径（绝对路径/相对路径）；
2. 若允许创建文件，改用w/a/w+/a+模式。

3. 写入内容不生效

原因：未关闭文件（缓存未刷新），或用r模式写入；
解决：
1. 优先使用with语句自动刷新缓存；
2. 手动写入后可调用f.flush()强制刷新缓存；
3. 确认打开模式是w/a/r+等可写入模式。

4. 二进制文件操作报错

原因：操作二进制文件时指定了encoding，或模式未加b；
解决：二进制文件用rb/wb/ab模式，且不指定encoding参数。