Python系統模塊os

在昨天的文章里，我們說到，python官方庫中比較重要的兩個模塊是sys和os，然后在昨天的文章中列出了幾個sys模塊內部函數的用法。今天我們來看一下另外一個重要模塊os的用法。
os模塊是直接和系統調用或者說系統提供的api打交道的模塊，因此可以把它的功能分為3大類，分別是：

1. POSIX工具，即處理文件系統相關的功能
2. 提供跨平臺能力的功能或函數
3. 運行系統命令相關的函數

下面我們來一一看這些功能常用的函數有哪些。

1. 文件系統處理相關函數

一般在做文件或目錄操作的時候，最常用的基本都是增刪改查，os模塊提供了對應的函數如下：

• os.remove() 刪除文件
• os.rename() 重命名文件或目錄
• os.mkdir() / os.makedirs() 創建單個目錄 / 創建多級目錄
• os.rmdir() / os.removedirs() 刪除空目錄 / 刪除多級空目錄
• os.copy('_dir', 'newfile') 復制文件或目錄到新的目錄中，
• os.listdir() 顯示當前目錄下的文件或目錄，如果參數是路徑，那么顯示這個路徑下的文件。
• os.chdir('/path/to/new/dir') 切換當前工作目錄到新的工作目錄

在上面的代碼中我們可以看到，os模塊提供了對文件的修改、刪除和查詢方法，對目錄提供了創建、刪除、修改和刪除的方法。但是沒有創建文件的方法，這是為什么呢？因為在python中，創建文件一般是通過Python提供的通用open方法來實現的。os.open這個方法有，但是只能打開已有的文件，在文件不存在時會報錯，而不會自動去創建這個文件。

來看一下幾個示例

# 創建文件
>>> f = open('test.txt', 'w')
>>> f.close()
>>> os.listdir()
['test.txt']

# 創建目錄和多級目錄
>>> os.mkdir('t1')
>>> os.makedirs('t1/t2/t3')
>>> 
>>> os.listdir()
['test.txt', 't1']
>>> os.listdir('t1')
['t2']
>>> os.listdir('t1/t2')
['t3']

# 重命名文件
>>> os.rename('test.txt', 'test_rename_func.txt')
>>> os.listdir()
['t1', 'test_rename_func.txt']

# 重命名目錄
>>> os.rename('t1', 'test1')
>>> os.listdir()
['test_rename_func.txt', 'test1']

# 刪除文件
>>> os.remove('test_rename_func.txt')
>>> os.listdir()
['test1']

# 刪除目錄，此時test1為非空目錄，報錯。
>>> os.rmdir('test1')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
OSError: [Errno 39] Directory not empty: 'test1'

# 迭代刪除多個空目錄，此時要出給出多個目錄完整路徑
>>> os.removedirs('test1/t2/t3')
>>> os.listdir()
[]

在上面的示例中，我們演示了os模塊中用來增刪改查文件和目錄的相關函數，最后留下一個小問題，非空的目錄該怎么刪除呢？感興趣的同學可以嘗試以下，我們明天來答疑解惑。

2. 提供跨平臺能力的功能或函數

提到跨平臺，可能我們最常遇到的就是兩個東西，一個是換行符，一個是路徑分隔符。
在windows系統中，換行符是 \r\n，而Linux和Unix中，換行符是 \n。在windows中，路徑分隔符是反斜杠 \ ，例如windows系統下的路徑一般是"C:\windows\system32\"，而Linux和Unix中，路徑分隔符是斜桿 / 。如果你寫的程序在多個平臺上都可以正常運行，一般會怎么做呢？

看了我們昨天關于sys模塊的同學可能記得，sys模塊有一個platform函數，可以輸出系統版本，那么這個時候就可以根據它的值，來選擇對應的換行符和路徑分隔符。但是因為需要自己來判斷，還是略微有些麻煩。
作為一個程序員，當然是要把麻煩的事情簡單化，os就提供了若干個這樣的跨平臺屬性，如下所示：

• os.sep 根據系統類型輸出對應的路徑分隔符
• os.linesep 根據系統類型自動輸出對應的換行符
• os.pathsep 系統中用來分隔環境變量路徑的符號
• os.path.join() 用于拼接路徑，并根據系統類型自動返回對應路徑分隔符分隔的路徑；
• os.path.split() 用于切割路徑，根據系統類型自動選擇對應的分隔符來分割；

我們來看一下這幾個函數的應用示例

# windows系統對應操作符
>>> os.sep, os.linesep, os.pathsep
('\\', '\r\n', ';')

# 切割windows路徑和拼接windows路徑
>>> os.path.split('c:\windows\system32')
('c:\\windows', 'system32')
>>>
>>> os.path.join('c:\windows', 'system32')
'c:\\windows\\system32'

# Linux系統對應操作符
>>> os.sep, os.linesep, os.pathsep
('/', '\n', ':')

# 切割linux路徑和拼接Linux路徑
>>> os.path.split('/root/project/module.py')
('/root/project', 'module.py')
>>> 
>>> os.path.join('/root/project', 'module.py')
'/root/project/module.py'

3. 運行系統命令相關的函數

在文章的最開始，我們說，os是一個很底層的模塊，它會和系統提供的API或者系統調用進行交互。也就是說它可以用來對系統進行管理。它是怎么做到的呢？os提供了一些函數，可以讓你直接調用系統提供的命令，相當于是你直接來操作系統一樣。如下所示：

• os.system() 在python腳本中運行shell命令
• os.popen() 運行shell命令并與其輸入流或輸出流相連接，也就是說可以給shell命令提供輸入參數或者獲取它的命令執行結果

下面我們來看一下這兩個函數的用法：
示例1. os.system運行系統命令

>>> result = os.system('ls /')
bin  boot  dev  etc  home  lib  lib64  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys  tmp  usr  var
>>> result
0

我們使用一個變量來接收命令是否正確執行的結果。而命令執行后的內容會直接輸出到控制臺上。

如果我們想要把命令執行后的內容都收集起來呢？那么就需要用到os.popen這個函數了，用法如下：

# 所有內容收集為一行
>>> result = os.popen('ls /').read()
>>> result
'bin\nboot\ndev\netc\nhome\nlib\nlib64\nmedia\nmnt\nopt\nproc\nroot\nrun\nsbin\nsrv\nsys\ntmp\nusr\nvar\n'

# 多行內容以列表形式返回
>>> result = os.popen('ls /').readlines()
>>> result
['bin\n', 'boot\n', 'dev\n', 'etc\n', 'home\n', 'lib\n', 'lib64\n', 'media\n', 'mnt\n', 
'opt\n', 'proc\n', 'root\n', 'run\n', 'sbin\n', 'srv\n', 'sys\n', 'tmp\n', 'usr\n', 'var\n']

上面只是演示了這樣兩個簡單的示例，但是根據這樣的用法指導，你還可以使用os的這兩個函數，來調用更復雜的系統命令。來完成python模塊無法完成的任務。這也是為什么python被稱為 "膠水語言" 的原因，因為它可以粘合多種不同樣式的命令。
在后面的內容中，我們可能還會更加深入的介紹這個模塊的其他函數，今天的內容就是這些，如果覺得對你有幫助，可以為阿飛點個贊。