45. 文件与目录操作

44 章讲的是「读写文件内容」。日常开发中，你还需要创建目录、移动文件、删除文件、遍历文件夹。这些操作由 os、shutil 和 pathlib 三个模块负责。

os 模块：与操作系统打交道

os 模块提供了大量与操作系统交互的函数。文件系统相关的是 os.path 子模块。

路径操作

import os

# 获取当前工作目录
print(os.getcwd())

# 切换目录
os.chdir('/tmp')

# 列出目录内容
print(os.listdir('.'))

# 创建目录
os.mkdir('new_folder')        # 创建单层目录
os.makedirs('a/b/c', exist_ok=True)  # 递归创建，已存在不报错

# 删除目录
os.rmdir('new_folder')        # 删除空目录
os.removedirs('a/b/c')        # 递归删除空目录

# 删除文件
os.remove('old.txt')
os.unlink('old.txt')          # 同 remove

# 重命名
os.rename('old.txt', 'new.txt')

os.path：路径处理工具

import os.path

# 拼接路径（自动处理不同系统的分隔符）
path = os.path.join('data', '2024', 'report.txt')
# Windows: data\2024\report.txt
# Linux/macOS: data/2024/report.txt

# 拆分路径
print(os.path.split(path))        # ('data/2024', 'report.txt')
print(os.path.splitext(path))     # ('data/2024/report', '.txt')

# 获取绝对路径
print(os.path.abspath('report.txt'))

# 判断类型
print(os.path.exists(path))       # 是否存在
print(os.path.isfile(path))       # 是否是文件
print(os.path.isdir(path))        # 是否是目录

# 获取文件大小和修改时间
print(os.path.getsize('report.txt'))
print(os.path.getmtime('report.txt'))  # 返回时间戳

os.path.join 是跨平台的关键。Windows 用反斜杠 \，Linux/macOS 用正斜杠 /。手动拼接路径字符串，代码到了别的系统就会出错。

shutil：高级文件操作

shutil 提供了 os 没有的「拷贝」「移动」「压缩」等功能：

import shutil

# 复制文件
shutil.copy('src.txt', 'dst.txt')       # 复制内容和权限
shutil.copy2('src.txt', 'dst.txt')      # 额外保留元数据（修改时间等）

# 复制目录树
shutil.copytree('source_dir', 'backup_dir')

# 移动文件或目录
shutil.move('old_name.txt', 'new_name.txt')

# 删除目录树（不管是否为空）
shutil.rmtree('temp_dir')

# 压缩
shutil.make_archive('backup', 'zip', 'source_dir')
# 生成 backup.zip

pathlib：面向对象的路径处理（推荐）

os.path 的函数式接口在简单场景下够用，但路径一多，代码会变得冗长。Python 3.4 引入的 pathlib 用面向对象的方式处理路径，更现代、更易读：

from pathlib import Path

# 创建路径对象
p = Path('data') / '2024' / 'report.txt'
print(p)  # data/2024/report.txt（自动处理分隔符）

# 路径属性
print(p.name)       # report.txt
print(p.stem)       # report
print(p.suffix)     # .txt
print(p.parent)     # data/2024
print(p.parts)      # ('data', '2024', 'report.txt')

# 判断与遍历
print(p.exists())
print(p.is_file())
print(p.is_dir())

# 遍历目录
for file in Path('data').iterdir():
    print(file)

# glob 匹配
for pyfile in Path('.').glob('*.py'):
    print(pyfile)

# 递归匹配
for txt in Path('.').rglob('*.txt'):
    print(txt)

pathlib 的读写方法

Path 对象还封装了文件读写，不需要手动 open()：

p = Path('note.txt')

# 读文本
content = p.read_text(encoding='utf-8')

# 写文本
p.write_text('新内容', encoding='utf-8')

# 读二进制
binary_data = p.read_bytes()

# 写二进制
p.write_bytes(b'\x89PNG')

这些方法内部自动处理 with 和资源关闭，写小文件时非常省事。

实战：批量重命名照片

假设你有一堆照片，想按日期重命名：

from pathlib import Path
import shutil
from datetime import datetime

src_dir = Path('photos')
dst_dir = Path('organized')
dst_dir.mkdir(exist_ok=True)

for photo in src_dir.glob('*.jpg'):
    mtime = datetime.fromtimestamp(photo.stat().st_mtime)
    new_name = mtime.strftime('%Y%m%d_%H%M%S') + photo.suffix
    shutil.copy2(photo, dst_dir / new_name)
    print(f"{photo.name} -> {new_name}")

这段代码展示了 pathlib、shutil 和 os.stat 的结合。photo.stat() 返回文件元数据，.st_mtime 是最后修改时间戳。

os vs pathlib：怎么选

场景	推荐
简单路径拼接	pathlib.Path
需要环境变量或系统调用	os
复制/移动/删除目录树	shutil
遍历和过滤文件	pathlib.Path.glob / rglob
维护兼容 Python 2 的代码	os.path（别无选择）

新项目优先用 pathlib，代码更清晰。遇到 pathlib 没有的功能（比如 shutil.copytree），再回头找 os 和 shutil。

小结

• os 提供底层文件系统操作，os.path 处理路径字符串。
• shutil 负责复制、移动、删除目录树等高级操作。
• pathlib 用面向对象方式处理路径，是现代 Python 的首选。
• 批量操作文件前，先在测试目录里跑一遍，确认逻辑正确再动真实数据。

文件系统操作有「破坏性」——删了就是删了，很难恢复。写脚本时保持谨慎，多用 print 预览操作结果，确认无误再执行真正的删除或覆盖。

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