Python文件操作：os与pathlib实用教程

还在为Python文件操作的繁琐而头疼吗？本文为你带来一份详尽的Python文件操作指南，聚焦`os`与`pathlib`两大模块，助你轻松玩转文件系统。`os`模块功能全面，基于字符串路径，适合底层系统交互；`pathlib`模块则以其面向对象、API直观的特性，尤其在路径拼接和链式调用上更胜一筹，强烈推荐新项目使用。两者均支持创建、删除、移动、重命名等操作，并能有效解决跨平台兼容性问题，`os.path.join()`和`pathlib`的`/`运算符自动适配不同系统的路径分隔符，`os.path.abspath()`与`Path.resolve()`则确保路径解析的准确性。掌握`os`与`pathlib`，让你的Python文件管理工作更加高效便捷。

Python中操作文件和目录主要使用os和pathlib模块，前者基于字符串路径、功能全面，后者面向对象、API直观。os模块适合底层系统交互，pathlib则在路径拼接、链式调用和可读性上更优，尤其推荐用于新项目。两者均可处理创建、删除、移动、重命名等操作，且都支持跨平台路径兼容：os.path.join()和pathlib的/运算符能自动适配不同系统的路径分隔符；获取绝对路径时，os.path.abspath()与Path.resolve()可确保路径正确解析。对于路径判断与属性查询，pathlib的属性访问方式更直观。实际开发中，建议新项目优先选用pathlib以提升代码可读性和维护性，旧项目或需底层操作时可沿用os模块，二者也可结合使用。

Python提供了os和pathlib这两个强大且各有侧重的模块，它们是处理文件和目录操作的核心工具。简单来说，os模块更偏向传统的、基于字符串路径的操作，功能全面且历史悠久；而pathlib模块则以其现代的、面向对象的路径抽象，提供了更直观、更链式调用的API，让代码读起来更像自然语言。选择哪个，往往取决于你的项目背景、个人偏好，以及对代码可读性和维护性的考量，但无论如何，掌握它们都能让你在Python中游刃有余地管理文件系统。

解决方案

在Python中操作文件和目录，我们主要会用到os和pathlib这两个模块。它们都能实现创建、删除、移动、重命名、读取文件内容以及查询文件/目录属性等功能，但风格迥异。

1. 获取当前工作目录与列出内容

• 使用 os 模块：

  import os
  
  current_dir_os = os.getcwd()
  print(f"os模块获取当前目录: {current_dir_os}")
  
  # 列出当前目录所有文件和子目录
  items_os = os.listdir(current_dir_os)
  print(f"os模块列出当前目录内容: {items_os[:5]}...") # 只显示前5个

• 使用 pathlib 模块：

  from pathlib import Path
  
  current_dir_pathlib = Path.cwd()
  print(f"pathlib模块获取当前目录: {current_dir_pathlib}")
  
  # 列出当前目录所有文件和子目录（返回迭代器）
  items_pathlib = [item for item in current_dir_pathlib.iterdir()]
  print(f"pathlib模块列出当前目录内容: {items_pathlib[:5]}...")

  pathlib的iterdir()返回的是Path对象，这在后续操作中非常方便。

2. 创建和删除目录

• 使用 os 模块：

  # 创建单个目录
  try:
      os.mkdir("new_dir_os")
      print("os模块创建目录 'new_dir_os' 成功。")
  except FileExistsError:
      print("目录 'new_dir_os' 已存在。")
  
  # 创建多级目录 (如果父目录不存在也会一并创建)
  os.makedirs("parent_dir_os/child_dir_os", exist_ok=True)
  print("os模块创建多级目录 'parent_dir_os/child_dir_os' 成功。")
  
  # 删除空目录
  try:
      os.rmdir("new_dir_os")
      print("os模块删除空目录 'new_dir_os' 成功。")
  except OSError as e:
      print(f"os模块删除空目录失败: {e}")
  
  # 删除多级空目录 (只删除最内层，如果父目录也空了则会删除父目录)
  # os.removedirs("parent_dir_os/child_dir_os") # 注意：这会删除所有空的父目录
  # print("os模块删除多级空目录 'parent_dir_os/child_dir_os' 成功。")

• 使用 pathlib 模块：

  # 创建单个目录
  new_dir_pathlib = Path("new_dir_pathlib")
  new_dir_pathlib.mkdir(exist_ok=True) # exist_ok=True 避免目录已存在时报错
  print("pathlib模块创建目录 'new_dir_pathlib' 成功。")
  
  # 创建多级目录
  Path("parent_dir_pathlib/child_dir_pathlib").mkdir(parents=True, exist_ok=True)
  print("pathlib模块创建多级目录 'parent_dir_pathlib/child_dir_pathlib' 成功。")
  
  # 删除空目录
  try:
      new_dir_pathlib.rmdir()
      print("pathlib模块删除空目录 'new_dir_pathlib' 成功。")
  except OSError as e:
      print(f"pathlib模块删除空目录失败: {e}")
  
  # 注意：pathlib.rmdir() 只能删除空目录。删除非空目录通常需要 shutil.rmtree()
  import shutil
  if Path("parent_dir_pathlib").exists():
      shutil.rmtree("parent_dir_pathlib")
      print("shutil删除非空目录 'parent_dir_pathlib' 成功。")

3. 文件操作：创建、写入、读取、删除

• 创建与写入文件：

  # os模块（通常结合open()函数）
  with open("my_file_os.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
      f.write("这是os模块写入的内容。\n")
      f.write("第二行内容。\n")
  print("os模块创建并写入文件 'my_file_os.txt' 成功。")
  
  # pathlib模块
  Path("my_file_pathlib.txt").write_text("这是pathlib模块写入的内容。\n第三行内容。", encoding="utf-8")
  print("pathlib模块创建并写入文件 'my_file_pathlib.txt' 成功。")

• 读取文件内容：

  # os模块（结合open()）
  with open("my_file_os.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
      content_os = f.read()
  print(f"os模块读取文件 'my_file_os.txt' 内容:\n{content_os}")
  
  # pathlib模块
  content_pathlib = Path("my_file_pathlib.txt").read_text(encoding="utf-8")
  print(f"pathlib模块读取文件 'my_file_pathlib.txt' 内容:\n{content_pathlib}")

• 删除文件：

  # os模块
  try:
      os.remove("my_file_os.txt")
      print("os模块删除文件 'my_file_os.txt' 成功。")
  except FileNotFoundError:
      print("文件 'my_file_os.txt' 不存在。")
  
  # pathlib模块
  try:
      Path("my_file_pathlib.txt").unlink() # unlink() 用于删除文件
      print("pathlib模块删除文件 'my_file_pathlib.txt' 成功。")
  except FileNotFoundError:
      print("文件 'my_file_pathlib.txt' 不存在。")

4. 移动与重命名文件/目录

• 使用 os 模块：

  # 创建一个临时文件用于演示
  with open("old_name.txt", "w") as f: f.write("temp")
  os.rename("old_name.txt", "new_name_os.txt")
  print("os模块重命名文件 'old_name.txt' 为 'new_name_os.txt' 成功。")
  
  # 移动文件（实际上也是重命名，如果目标路径在不同目录）
  os.makedirs("move_target_os", exist_ok=True)
  os.rename("new_name_os.txt", "move_target_os/moved_file_os.txt")
  print("os模块移动文件 'new_name_os.txt' 到 'move_target_os/moved_file_os.txt' 成功。")

• 使用 pathlib 模块：

  # 创建一个临时文件用于演示
  Path("old_name_pathlib.txt").write_text("temp")
  Path("old_name_pathlib.txt").rename("new_name_pathlib.txt")
  print("pathlib模块重命名文件 'old_name_pathlib.txt' 为 'new_name_pathlib.txt' 成功。")
  
  # 移动文件
  Path("move_target_pathlib").mkdir(exist_ok=True)
  Path("new_name_pathlib.txt").rename(Path("move_target_pathlib") / "moved_file_pathlib.txt")
  print("pathlib模块移动文件 'new_name_pathlib.txt' 到 'move_target_pathlib/moved_file_pathlib.txt' 成功。")

5. 路径查询与判断

• 使用 os.path 模块 (os模块的子模块，专门处理路径)：

  path = "move_target_os/moved_file_os.txt"
  print(f"路径 '{path}' 是否存在: {os.path.exists(path)}")
  print(f"路径 '{path}' 是否是文件: {os.path.isfile(path)}")
  print(f"路径 '{path}' 是否是目录: {os.path.isdir(path)}")
  print(f"路径 '{path}' 的目录部分: {os.path.dirname(path)}")
  print(f"路径 '{path}' 的文件名部分: {os.path.basename(path)}")
  print(f"路径 '{path}' 的扩展名: {os.path.splitext(path)[1]}")

• 使用 pathlib 模块：

  p = Path("move_target_pathlib/moved_file_pathlib.txt")
  print(f"路径 '{p}' 是否存在: {p.exists()}")
  print(f"路径 '{p}' 是否是文件: {p.is_file()}")
  print(f"路径 '{p}' 是否是目录: {p.is_dir()}")
  print(f"路径 '{p}' 的父目录: {p.parent}")
  print(f"路径 '{p}' 的文件名: {p.name}")
  print(f"路径 '{p}' 的文件主名 (不含扩展名): {p.stem}")
  print(f"路径 '{p}' 的扩展名: {p.suffix}")

  pathlib在路径组件访问上显得更为直观和面向对象。

os模块与pathlib模块：何时选择哪一个更合适？

这其实是一个很经典的“新旧之争”，但更多时候，它们是互补的。我个人在处理文件路径时，现在几乎都倾向于使用pathlib，因为它确实让代码看起来更“Pythonic”，更易读。

os模块是Python文件系统操作的基石，它提供了非常底层且全面的功能。它的优点在于：

• 功能全面且稳定： 历史悠久，几乎涵盖了所有文件和目录操作的系统调用。如果你需要进行一些更底层的系统交互，比如改变文件权限（os.chmod）、获取进程ID（os.getpid）或者操作环境变量（os.environ），os模块是你的不二之选。
• 字符串路径： 它处理的都是字符串路径，这对于习惯了传统文件路径表示方式的开发者来说，可能更直接。

然而，os模块的缺点也显而易见：

• 路径拼接繁琐： os.path.join() 虽然解决了跨平台路径分隔符的问题，但每次拼接都要调用函数，写起来略显冗长。
• 面向过程： 它的API更像是命令式的函数调用，而不是对象上的方法，链式操作不便。
• 可读性稍差： 尤其在处理复杂的路径逻辑时，代码可能会变得比较“字符串操作”化，缺乏语义。

而pathlib模块，作为Python 3.4+引入的现代API，以其面向对象的设计理念，带来了很多便利：

• 面向对象： 路径被抽象为Path对象，你可以直接在这些对象上调用方法，比如path.exists()、path.mkdir()，这种方式更符合直觉。
• 路径拼接优雅： 最让我爱不释手的是它支持使用/运算符来拼接路径，这简直是神来之笔，代码瞬间清晰了很多，比如Path("my_dir") / "sub_dir" / "file.txt"。
• 链式操作： 许多方法可以链式调用，进一步提高了代码的简洁性和可读性。
• 抽象层更高： 它将文件系统的操作抽象得更好，让你不必过多关心底层是Windows还是Linux，只需关注路径本身。

那么，何时选择？

• 新项目或追求现代代码风格： 毫不犹豫地选择pathlib。它能让你的代码更优雅、更易读、更不容易出错。
• 需要与os模块的特定功能交互： 如果你确实需要os模块中pathlib没有直接封装的特定功能（比如那些非文件系统路径操作的系统级调用），那么可以混合使用。Path对象可以很容易地通过str(path_obj)转换为字符串，以便传递给os模块的函数。
• 维护旧代码库： 如果你正在维护一个大量使用os模块的旧项目，贸然全部替换成pathlib可能会引入不必要的风险和工作量。在这种情况下，可以考虑逐步迁移，或者只在新功能中使用pathlib。

总结来说，对于大多数文件和目录的日常操作，pathlib是更推荐的选择，它让代码更具表达力。os模块仍然是重要的底层工具，尤其在需要更精细的系统级控制时。

如何高效处理文件路径，避免跨平台兼容性问题？

文件路径的跨平台兼容性，在我看来，是文件操作中最容易踩坑，但也最容易解决的问题之一。Windows使用反斜杠\作为路径分隔符，而Unix/Linux/macOS则使用正斜杠/。手动处理这些差异简直是噩梦。幸运的是，Python在这方面做得非常出色。

1. 告别手动拼接，拥抱os.path.join()和pathlib的/运算符

这是解决跨平台路径问题的核心。

• os.path.join()： 这个函数会根据当前操作系统自动选择正确的路径分隔符来连接组件。

  import os
  # 在Windows上可能是 'dir\\subdir\\file.txt'
  # 在Linux上可能是 'dir/subdir/file.txt'
  path_str = os.path.join("my_data", "logs", "app.log")
  print(f"使用os.path.join拼接的路径: {path_str}")

• pathlib的/运算符： 这是我个人最喜欢的方式，它不仅简洁，而且同样具备跨平台能力。

  from pathlib import Path
  # 同样，会根据操作系统自动调整
  path_obj = Path("my_data") / "logs" / "app.log"
  print(f"使用pathlib的/运算符拼接的路径: {path_obj}")

  无论是os.path.join()还是pathlib的/，它们都抽象掉了底层操作系统路径分隔符的差异，让你写的代码在任何系统上都能正确运行。

2. 理解绝对路径与相对路径，并正确转换

• 相对路径： 相对于当前工作目录的路径。
• 绝对路径： 从文件系统根目录开始的完整路径。

在处理文件时，有时你需要确保路径是绝对的，例如当你在不同模块或脚本中引用同一个文件，或者当一个外部程序需要一个完整的路径时。

• os.path.abspath()： 将相对路径转换为绝对路径。

  relative_path = "temp/report.txt"
  absolute_path_os = os.path.abspath(relative_path)
  print(f"相对路径 '{relative_path}' 的绝对路径 (os): {absolute_path_os}")

• Path.absolute() 和 Path.resolve()：
  • Path.absolute() 类似 os.path.abspath()，直接返回绝对路径。
  • Path.resolve() 更强大，它不仅返回绝对路径，还会解析所有符号链接（symlinks），并标准化路径（比如消除..和.）。在需要获取文件真实物理路径时，resolve()是更好的选择。

    p_relative = Path("temp/report.txt")
    p_relative.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True) # 确保目录存在
    p_relative.touch() # 创建一个空文件
    print(f"相对路径 '{p_relative}' 的绝对路径 (pathlib.absolute): {p_relative.absolute()}")
    print

理论要掌握，实操不能落！以上关于《Python文件操作：os与pathlib实用教程》的详细介绍，大家都掌握了吧！如果想要继续提升自己的能力，那么就来关注golang学习网公众号吧！