How to handle file paths using Python's pathlib module?

1. 为什么需要pathlib

在pathlib出现之前, Python 的标准库os.path 支持操作文件路径, 使用字符串表示文件路径。

In [1]: import os.path
 
In [2]: os.path.abspath('test')
Out[2]: 'C:\\Users\\Public\\Documents\\test'

 如以上代码, abspath函数的返回是一个字符串. 如果想要获取父目录, 需要使用字符串的split方法

In [3]: path = os.path.abspath('test')
 
In [4]: path.rsplit('\\', maxsplit=1)[0]
Out[4]: 'C:\\Users\\Public\\Documents'
 
Out[5]: os.path.join(path, 'data.txt')
Out[5]: 'C:\\Users\\Public\\Documents\\test\\data.txt'

但是路径并不只是一个字符串,  如果需要对文件进行操作,  需要结合使用多个标准库的功能, 如: 需要移动当前目录下的一些文件到备份目录, 需要使用 os, glob, 和 shutil 库.

import glob
import os
import shutil
 
for file_name in glob.glob('*.txt'):
    new_path = os.path.join('backup', file_name)
    print(new_path)
    shutil.move(file_name, new_path)

 有了pathlib, 使得上述的问题变得更加轻松, pathlib 创建的Path对象, 可以直接通过正斜杠运算符 '/'   连接字符串生成新的对象.

In [1]: import pathlib
 
In [2]: path = pathlib.Path()
In [3]: path
Out[3]: WindowsPath('.')
 
In [4]: path.absolute() / 'test' / 'data.txt'
Out[4]: WindowsPath('C:/Users/Public/Documents/test/data.txt')

另外pathlib还提供了很多方便的功能,  下面来介绍一下pathlib的常用方法

2. pathlib的使用

2.1 创建路径

前面用到了 pathlib.Path() 获取当前路径的方法, 也可以显示的传入路径字符串进行路径创建.支持相对路径和绝对路径字符串的传递

In [5]: pathlib.Path('test')
Out[5]: WindowsPath('test')
 
In [6]: pathlib.Path('C:/Users/Public/Documents/test')
Out[6]: WindowsPath('C:/Users/Public/Documents/test')

另外 Path类还提供了一些类方法来更方便的获取路径. 如 .cwd()（当前工作目录）和.home()（您用户的主目录）

In [7]: pathlib.Path.cwd()
Out[7]: WindowsPath('C:/Users/Public/Documents')
 
In [8]: pathlib.Path.home()
Out[8]: WindowsPath('C:/Users/wyy')

2.2 读写文件

通常, Python中读写文件时使用内置的 open 函数, open函数支持 path对象为参数打开文件.

In [7]: data_file = pathlib.Path.cwd() / 'data.txt'
 
In [8]: with open(data_file, 'w') as f:
    ...:     f.write('testdata')

 path对象 提供了 open() 方法, 可以作为等效替代

In [9]: with data_file.open(mode='r') as f:
   ...:     print(f.read())
testdata

对于简单的文件读写, pathlib 库中还提供了几个方便的方法

• .read_text()：以文本模式打开path对象, 并返回字符串数据。

• .read_bytes()：以二进制模式打开path对象, 并返回字节数据。

• .write_text(): 以文本模式打开path对象, 并写入字符串数据。

• .write_bytes()：以二进制模式打开path对象, 并写入字节数据。

In [10]: data_file.read_text()
Out[10]: 'testdata'
 
In [11]: data_file.write_text('aloha')
Out[11]: 5
 
In [12]: data_file.read_text()
Out[12]: 'aloha'

2.3 路径的属性

路径的不同部分可以方便地作为属性使用. 

• .name         文件名

• .parent       当前文件或目录的父目录

• .stem         不带后缀的文件名

• .suffix        文件扩展名

• .anchor     目录的锚点, (路径前的目录部分)

In [13]: data_file
Out[13]: WindowsPath('C:/Users/Public/Documents/data.txt')
 
In [14]: data_file.name
Out[14]: 'data.txt'
 
In [15]: data_file.stem
Out[15]: 'data'
 
In [16]: data_file.suffix
Out[16]: '.txt'
 
In [17]: data_file.anchor
Out[17]: 'C:\\'
 
In [18]: data_file.parent
Out[18]: WindowsPath('C:/Users/Public/Documents')

2.4 移动和删除文件

要移动文件, 可以使用 .replace() 方法, 需要注意的是, 如果目的地址的文件已经存在, .replace() 将会覆盖它. 使用pathlib 实现要移动当前目录下的txt文件到备份目录代码如下.

In [19]: cwd = pathlib.Path.cwd()
 
In [20]: for p in cwd.glob('*.txt'):
    ...:     p.replace(p.parent/'backup'/p.name)

如果需要重命名文件或者拓展名, 可以使用 .with_name() 和 .with_suffix()

In [21]: data_file
Out[21]: WindowsPath('C:/Users/Public/Documents/data.txt')
 
In [22]: data_file.with_name(data_file.stem+'01').with_suffix('.txt.bak')
Out[22]: WindowsPath('C:/Users/Public/Documents/data01.txt.bak')

3. 操作系统的差异

windows系统使用的文件路径分割符是 '/'  linux和mac系统使用的文件路径分割符是 '\' . 

当我们示例化一个pathlib.Path对象时, 根据操作系统的不同, 返回的时是 一个 WindowsPath, 或一个 PosixPath 对象. 这个特性使得编写跨平台兼容的代码变得相当容易.  当然也可以显式的使用 pathlib.WindowsPath.cwd() 来创建 WindowsPath 对象. 

此外, pathlib还提供了提供纯计算操作而没有 I/O 的 纯路径对象.  各个路径的关系如下:

在一些用例中纯路径很有用，例如：

1. 如果你想要在 Unix 设备上操作 Windows 路径（或者相反）。你不应在 Unix 上实例化一个 WindowsPath，但是你可以实例化  PureWindowsPath。

2. 你只想操作路径但不想实际访问操作系统。在这种情况下，实例化一个纯路径是有用的，因为它们没有任何访问操作系统的操作。

附：pathlib和os的区别

pathlib在不同操作系统之间切换非常简单

os操作导入模块不统一。 有时候需要导入 os，有时候又需要导入 os.path，而pathlib统一from pathlib import *即可。

os返回的类型通常是字符串，但是路径和字符串并不等价，所以用os的时候，操作路径时有时候需要引入其他类库来协助操作；Pathlib模块则是面向对象，处理起来更方便

比如在windows中：二者找到当前目录的操作是这样的

import os
from pathlib import *
Path.cwd(),os.getcwd()
#(WindowsPath('C:/Users/16000'), 'C:\\Users\\16000')

在linux中，是这样的

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