Python文件操作之open()函数的打开模式全解析

# 打开文件 → 读写内容 → 关闭文件
f = open("hello.txt", "w", encoding="utf-8")  # 以写模式打开
f.write("Hello, World!\n")                      # 写入内容
f.write("你好，世界！\n")
f.close()                                       # 关闭文件

# 读取刚才写入的文件
f = open("hello.txt", "r", encoding="utf-8")   # 以读模式打开
content = f.read()                               # 读取全部内容
print(content)
f.close()

# r：只读模式，文件必须存在，从头开始读取

# ✅ 正确使用
with open("hello.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()
    print(content)

# ❌ 文件不存在时
# with open("nonexistent.txt", "r") as f:
#     pass  # FileNotFoundError!

# r模式的特点：
# - 文件指针在开头
# - 不能写入（f.write()会报错）
# - 文件必须存在

# w：写入模式，文件不存在则创建，存在则清空（危险！）

# 文件不存在——创建新文件
with open("new_file.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("这是新创建的文件\n")

# ⚠️ 文件存在——内容被清空！
with open("new_file.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("旧内容被覆盖了\n")  # 原来的内容消失了！

# 验证
with open("new_file.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    print(f.read())  # 旧内容被覆盖了

# w模式的特点：
# - 文件存在→清空（谨慎使用！）
# - 文件不存在→创建
# - 只能写入

# a：追加模式，文件不存在则创建，存在则在末尾追加

# 打开文件，在末尾追加内容
with open("log.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
    f.write("第一条日志\n")

with open("log.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
    f.write("第二条日志\n")

with open("log.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
    f.write("第三条日志\n")

# 读取验证
with open("log.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    print(f.read())
# 第一条日志
# 第二条日志
# 第三条日志

# a模式的特点：
# - 文件指针在末尾
# - 写入的内容追加到文件尾
# - 不能读取（f.read()报错）
# - 内容不会被清空——安全！

# x：创建模式，文件不存在则创建，存在则报错
# 相当于"安全的w"——防止意外覆盖已有文件

# 第一次——文件不存在，创建成功
with open("exclusive.txt", "x", encoding="utf-8") as f:
    f.write("这个文件是新建的\n")
    print("文件创建成功")

# 第二次——文件已存在，报错！
# with open("exclusive.txt", "x", encoding="utf-8") as f:
#     pass  # FileExistsError!

# x模式的特点：
# - 文件不存在→创建
# - 文件存在→报错（防止覆盖）
# - 只能写入

# 默认就是文本模式，r 等同于 rt，w 等同于 wt

# 文本模式：
# - 自动处理换行符转换（Windows上\r\n ↔ \n）
# - 需要指定encoding（推荐始终指定）
# - 读写的是str字符串
# - 适合文本文件（.txt, .csv, .json, .html等）

with open("text_demo.txt", "wt", encoding="utf-8") as f:
    f.write("文本模式\n")
    f.write("自动处理换行符\n")

# b：二进制模式，读写bytes而非str
# 不需要encoding参数（因为不进行文本编码）

# 写入二进制数据
with open("binary_demo.bin", "wb") as f:
    f.write(b"Hello in bytes\n")      # bytes字面量
    f.write(bytes([0, 1, 2, 255]))    # 字节数组

# 读取二进制数据
with open("binary_demo.bin", "rb") as f:
    data = f.read()
    print(f"读取了{len(data)}字节")
    print(f"前10字节: {data[:10]}")
    print(f"十六进制: {data.hex()[:40]}...")

# b模式的特点：
# - 读写bytes对象（不是str）
# - 不进行换行符转换
# - 不进行编码解码
# - 适合：图片、音频、视频、压缩包、可执行文件等

# + 表示同时支持读写

# r+：读写模式，文件必须存在，不截断
with open("test_rw.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("ABCDEFGHIJ")  # 先创建一个有内容的文件

with open("test_rw.txt", "r+", encoding="utf-8") as f:
    print(f"初始位置: {f.tell()}")      # 0 —— 文件开头
    print(f"读取5个字符: {f.read(5)}")  # ABCDE
    print(f"当前位置: {f.tell()}")      # 5
    f.write("123")                       # 从位置5开始写入，覆盖
    f.seek(0)                            # 回到开头
    print(f"修改后: {f.read()}")        # ABCDE123IJ

# w+：读写模式，文件存在则清空
# 很少使用——通常写完之后关闭再用r打开更清晰

# a+：读写模式，写入追加到末尾，读取需要先seek
with open("test_ap.txt", "a+", encoding="utf-8") as f:
    f.write("追加内容\n")
    f.seek(0)  # 要读取需要先移到开头
    print(f"当前内容: {f.read()}")

# 完整模式对照表
"""
模式   文件存在     文件不存在   文件指针   可读   可写   截断
r      ✓打开       ✗报错       开头       ✓      ✗     否
w      ✓截断为空    ✓创建       开头       ✗      ✓     是
a      ✓打开       ✓创建       末尾       ✗      ✓     否
x      ✗报错       ✓创建       开头       ✗      ✓     否
r+     ✓打开       ✗报错       开头       ✓      ✓     否
w+     ✓截断为空    ✓创建       开头       ✓      ✓     是
a+     ✓打开       ✓创建       末尾       ✓      ✓     否

组合方式：mode = (r|w|a|x)[+][b|t]
例如：rb, w+b, at, x+b
"""

# 💡 选型决策树
# 只需读取 → "r"
# 创建新文件（不覆盖已有） → "x"
# 覆盖写入或创建 → "w"
# 追加内容（日志） → "a"
# 需要读写 → "r+"（最常用）
# 处理二进制 → 加"b"（"rb", "wb"等）
# 处理文本 → 默认就是"t"，可省略

# ⚠️ 永远不要省略encoding参数！

# ❌ 不指定encoding——使用系统默认编码
# Windows上默认是GBK，Linux上默认是UTF-8
# 导致代码在不同平台上行为不一致

# ✅ 始终指定encoding
with open("data.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()

# 常见编码：
# utf-8      —— 国际通用，推荐首选
# gbk/gb2312 —— 中文Windows默认
# latin-1    —— 西欧语言
# utf-8-sig  —— 带BOM的UTF-8（某些Windows软件使用）

# 检测文件编码（需要第三方库chardet）
# pip install chardet
# import chardet
# with open("unknown.txt", "rb") as f:
#     raw = f.read()
#     result = chardet.detect(raw)
#     print(f"检测到编码: {result['encoding']}")