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>
FileNotFoundError: [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()

>>> 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UTF-8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()
b'\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UTF-8編碼的文字檔案，需要給open()函式傳入encoding引數，例如，讀取GBK編碼的檔案：

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk')
>>> f.read()
'測試'

遇到有些編碼不規範的檔案，你可能會遇到UnicodeDecodeError，因為在文字檔案中可能夾雜了一些非法編碼的字元。遇到這種情況，open()函式還接收一個errors引數，表示如果遇到編碼錯誤後如何處理。最簡單的方式是直接忽略：

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk', errors='ignore')

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，請給open()函式傳入encoding引數，將字串自動轉換成指定編碼。

細心的童鞋會發現，以'w'模式寫入檔案時，如果檔案已存在，會直接覆蓋（相當於刪掉後新寫入一個檔案）。如果我們希望追加到檔案末尾怎麼辦？可以傳入'a'以追加（append）模式寫入。

所有模式的定義及含義可以參考Python的官方文件。