讀寫檔案是最常見的IO操作。Python內建了讀寫檔案的函式，用法和C是相容的。

讀寫檔案前，我們先必須瞭解一下，在磁碟上讀寫檔案的功能都是由作業系統提供的，現代作業系統不允許普通的程式直接操作磁碟，所以，讀寫檔案就是請求作業系統開啟一個檔案物件（通常稱為檔案描述符），然後，通過作業系統提供的介面從這個檔案物件中讀取資料（讀檔案），或者把資料寫入這個檔案物件（寫檔案）。

讀檔案

要以讀檔案的模式開啟一個檔案物件，使用Python內建的open()函式，傳入檔名和標示符：

>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'r')

標示符'r'表示讀，這樣，我們就成功地打開了一個檔案。

如果檔案不存在，open()函式就會丟擲一個IOError的錯誤，並且給出錯誤碼和詳細的資訊告訴你檔案不存在：

>>> f=open('/Users/michael/notfound.txt', 'r')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module> IOError: [Errno 2] No such file or directory: '/Users/michael/notfound.txt' 

如果檔案開啟成功，接下來，呼叫read()方法可以一次讀取檔案的全部內容，Python把內容讀到記憶體，用一個str

>>> f.read()
'Hello, world!'

最後一步是呼叫close()方法關閉檔案。檔案使用完畢後必須關閉，因為檔案物件會佔用作業系統的資源，並且作業系統同一時間能開啟的檔案數量也是有限的：

>>> f.close()

由於檔案讀寫時都有可能產生IOError，一旦出錯，後面的f.close()就不會呼叫。所以，為了保證無論是否出錯都能正確地關閉檔案，我們可以使用try ... finally來實現：

try:
    f = open('/path/to/file', 'r')
    print f.read()
finally: if f: f.close() 
 

但是每次都這麼寫實在太繁瑣，所以，Python引入了with語句來自動幫我們呼叫close()方法：

with open('/path/to/file', 'r') as f:
    print f.read() 

這和前面的try ... finally是一樣的，但是程式碼更佳簡潔，並且不必呼叫f.close()方法。

呼叫read()會一次性讀取檔案的全部內容，如果檔案有10G，記憶體就爆了，所以，要保險起見，可以反覆呼叫read(size)方法，每次最多讀取size個位元組的內容。另外，呼叫readline()可以每次讀取一行內容，呼叫readlines()一次讀取所有內容並按行返回list。因此，要根據需要決定怎麼呼叫。

如果檔案很小，read()一次性讀取最方便；如果不能確定檔案大小，反覆呼叫read(size)比較保險；如果是配置檔案，呼叫readlines()最方便：

for line in f.readlines():
    print(line.strip()) # 把末尾的'\n'刪掉

file-like Object

像open()函式返回的這種有個read()方法的物件，在Python中統稱為file-like Object。除了file外，還可以是記憶體的位元組流，網路流，自定義流等等。file-like Object不要求從特定類繼承，只要寫個read()方法就行。

StringIO就是在記憶體中建立的file-like Object，常用作臨時緩衝。

二進位制檔案

前面講的預設都是讀取文字檔案，並且是ASCII編碼的文字檔案。要讀取二進位制檔案，比如圖片、視訊等等，用'rb'模式開啟檔案即可：

>>> f = open('/Users/michael/test.jpg', 'rb')
>>> f.read()
'\xff\xd8\xff\xe1\x00\x18Exif\x00\x00...' # 十六進位制表示的位元組 

字元編碼

要讀取非ASCII編碼的文字檔案，就必須以二進位制模式開啟，再解碼。比如GBK編碼的檔案：

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'rb')
>>> u = f.read().decode('gbk') >>> u u'\u6d4b\u8bd5' >>> print u 測試 

如果每次都這麼手動轉換編碼嫌麻煩（寫程式怕麻煩是好事，不怕麻煩就會寫出又長又難懂又沒法維護的程式碼），Python還提供了一個codecs模組幫我們在讀檔案時自動轉換編碼，直接讀出unicode：

import codecs
with codecs.open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', 'gbk') as f: f.read() # u'\u6d4b\u8bd5' 

寫檔案

寫檔案和讀檔案是一樣的，唯一區別是呼叫open()函式時，傳入識別符號'w'或者'wb'表示寫文字檔案或寫二進位制檔案：

>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'w')
>>> f.write('Hello, world!') >>> f.close() 

你可以反覆呼叫write()來寫入檔案，但是務必要呼叫f.close()來關閉檔案。當我們寫檔案時，作業系統往往不會立刻把資料寫入磁碟，而是放到記憶體快取起來，空閒的時候再慢慢寫入。只有呼叫close()方法時，作業系統才保證把沒有寫入的資料全部寫入磁碟。忘記呼叫close()的後果是資料可能只寫了一部分到磁碟，剩下的丟失了。所以，還是用with語句來得保險：

with open('/Users/michael/test.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world!') 

要寫入特定編碼的文字檔案，請效仿codecs的示例，寫入unicode，由codecs自動轉換成指定編碼。

小結

在Python中，檔案讀寫是通過open()函式開啟的檔案物件完成的。使用with語句操作檔案IO是個好習慣。