#抬抬小手学Python#os库、sys库、getopt库与filecmp库，5000字长文带你搞定四大库

os 库

在 Python 中 os 库提供了基本的操作系统交互功能，该库下包含大量与文件系统、操作系统相关的函数，通过 dir 函数可以查看。

['DirEntry', 'F_OK', 'MutableMapping', 'O_APPEND', 'O_BINARY', 'O_CREAT', 'O_EXCL', 'O_NOINHERIT', 'O_RANDOM', 'O_RDONLY', 'O_RDWR', 'O_SEQUENTIAL', 'O_SHORT_LIVED', 'O_TEMPORARY', 'O_TEXT', 'O_TRUNC', 'O_WRONLY', 'P_DETACH', 'P_NOWAIT', 'P_NOWAITO', 'P_OVERLAY', 'P_WAIT', 'PathLike', 'R_OK', 'SEEK_CUR', 'SEEK_END', 'SEEK_SET', 'TMP_MAX', 'W_OK', 'X_OK', '_Environ', '__all__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', '_execvpe', '_exists', '_exit', '_fspath', '_get_exports_list', '_putenv', '_unsetenv', '_wrap_close', 'abc', 'abort', 'access', 'altsep', 'chdir', 'chmod', 'close', 'closerange', 'cpu_count', 'curdir', 'defpath', 'device_encoding', 'devnull', 'dup', 'dup2', 'environ', 'error', 'execl', 'execle', 'execlp', 'execlpe', 'execv', 'execve', 'execvp', 'execvpe', 'extsep', 'fdopen', 'fsdecode', 'fsencode', 'fspath', 'fstat', 'fsync', 'ftruncate', 'get_exec_path', 'get_handle_inheritable', 'get_inheritable', 'get_terminal_size', 'getcwd', 'getcwdb', 'getenv', 'getlogin', 'getpid', 'getppid', 'isatty', 'kill', 'linesep', 'link', 'listdir', 'lseek', 'lstat', 'makedirs', 'mkdir', 'name', 'open', 'pardir', 'path', 'pathsep', 'pipe', 'popen', 'putenv', 'read', 'readlink', 'remove', 'removedirs', 'rename', 'renames', 'replace', 'rmdir', 'scandir', 'sep', 'set_handle_inheritable', 'set_inheritable', 'spawnl', 'spawnle', 'spawnv', 'spawnve', 'st', 'startfile', 'stat', 'stat_result', 'statvfs_result', 'strerror', 'supports_bytes_environ', 'supports_dir_fd', 'supports_effective_ids', 'supports_fd', 'supports_follow_symlinks', 'symlink', 'sys', 'system', 'terminal_size', 'times', 'times_result', 'truncate', 'umask', 'uname_result', 'unlink', 'urandom', 'utime', 'waitpid', 'walk', 'write']

内容太多，通过截图查阅比较清晰。

这些函数主要分为几类。

1. 路径操作：os.path 子库，处理文件路径及信息；
2. 进程管理：启动系统中其它程序；
3. 环境参数：获得系统软硬件信息等环境参数。

os 库路径操作

os.path 在 os 库中用于提供操作和处理文件路径相关函数，常见的函数清单如下：

以上函数的使用过程比较容易理解，导入模块之后，调用即可。

模块导入使用下述方式：

import os.path
# import os.path as op
variate = os.path.abspath(__file__)
print(variate)

函数的参数都是 path，在传入的时候，特备要注意原生字符串的应用，还有要区分绝对路径和相对路径的问题。

由于 path 相关的库比较简单，每个内容都尝试一遍即可掌握，其它内容可以在 手册 进行学习。

os 库进程管理

该内容主要用于在 Python 中执行程序或命令 Command，函数原型为：

os.system(command)

例如，在 Python 中唤醒画板程序。

os.system("c:\windows/system32/mspaint.exe")

除了 system 函数以外，还有一个 os.exec 函数族相关知识。具体可以查看下述函数的用法：

os.execl(path, arg0, arg1, ...)
os.execle(path, arg0, arg1, ..., env)
os.execlp(file, arg0, arg1, ...)
os.execlpe(file, arg0, arg1, ..., env)
os.execv(path, args)
os.execve(path, args, env)
os.execvp(file, args)
os.execvpe(file, args, env)

这些函数都将执行一个新程序，以替换当前进程。

14.1.3 os 库运行环境相关参数

环境参数顾名思义就是改变系统环境信息，或者理解为 Python 运行环境相关信息。

通过下述属性，可以获取环境变量：

os.environ

如果希望获取操作系统类型，使用 os.name，目前只有 3 个值：分别是 posix , nt , java

函数部分，主要掌握的函数有：

• os.chdir(path)：修改当前程序操作的路径；
• os.getcwd()：返回程序运行的路径；
• os.getlogin()：获取当前登录用户名称；
• os.cpu_count()：获得当前系统的 CPU 数量；

• os.urandom(n)：返回一个有 n 个 byte 长的一个随机字符串，用于加密运算。

  sys 库

该库主要维护一些与 Python 解释器相关的参数变量和方法。

14.2.1 常见属性如下

sys.argv
获取命令行参数列表，第一个元素是程序本身。

使用方式如下：

import sys
print(sys.argv)

接下来通过控制台运行 python 程序时，需要携带参数，下述代码 312.py 是 python 文件名，1、2、3 是后缀的参数。

python 312.py 1 2 3

执行程序之后，得到的结果为：

['312.py', '1', '2', '3']

第一个是文件名，后面依次是传递进来的参数。

sys.platform
获取 Python 运行平台的信息，结果比 os.name 要准确。

sys.path
获取 PYTHONPATH 环境变量的值，一般用作模块搜索路径。

import sys
print(sys.path)

sys.modules
以字典的形式获取所有当前 Python 环境中已经导入的模块。

sys.stdin，sys.stdout，sys.stderr
sys.stdin , sys.stdout ，sys.stderr 变量包含与标准 I/O 流对应的流对象。

import sys

# 标准输出, sys.stdout.write() 的形式就是 print() 不加'\n' 的形式。
sys.stdout.write("hello")
sys.stdout.write("world")

sys.stdin 标准输入，等价于 input。

sys.ps1 和 sys.ps2
指定解释器的首要和次要提示符。仅当解释器处于交互模式时，它们才有定义。具体测试如下：

PS > python
Python 3.7.3 (v3.7.3:xxxxxx, Mar 25 2019, 22:22:05) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import sys
>>> sys.ps1
'>>> '
>>> sys.ps1 = "***"
***print("hello")
hello

14.2.2 常见方法如下

sys.exit(n)
退出 Python 程序，exit(0)表示正常退出。
当参数非 0 时，会引发一个 SystemExit 异常，可以在程序中捕获该异常。参数也可以称为状态码。

sys.getdefaultencoding()、sys.setdefaultencoding() 、sys.getfilesystemencoding()

• sys.getdefaultencoding()：获取系统当前编码，有的博客中写默认为 ascii，但是我本地默认为 utf-8；
• sys.setdefaultencoding()：设置系统的默认编码；
• sys.getfilesystemencoding()：获取文件系统使用编码方式，默认 utf-8。

sys.getrecursionlimit() 、 sys.setrecursionlimit()
获取 Python 的最大递归数目和设置最大递归数目

sys.getswitchinterval()、sys.setswitchinterval(interval)
获取和设置解释器的线程切换间隔时间（单位为秒）

还有很多方法，也是记忆层面的知识，备注下备注下 官方手册 地址。

14.3 getopt 库

在控制台运行命令的时候，存在一种需求是传递参数，例如安装第三方模块，使用的命令是：

pip install xxxx -i http://xxxxxx

在 Python 中也可以实现类似的效果，getopt 库提供了解析命令行参数 sys.argv 的功能。

通过 dir 查看该库中提供的方法不多，具体如下：

'do_longs', 'do_shorts', 'error', 'getopt', 'gnu_getopt', 'long_has_args', 'os', 'short_has_arg'

重点函数是 getopt.getopt() 该函数原型如下：

getopt(args, shortopts, lOngopts=[])

• args：程序的命令行参数，不包括程序文件名称，一般传递 sys.argv[1:]；
• shortopts：定义 -x 或者 -x <值> 形式的短参数，带值的增加 :，例如 xyz:m:，表示可解析 -x -y -z <值> -d <值> 的参数；
• longopts：定义 --name，--name <值> 形式的长参数，带值的增加 =。

下面通过一个列表直接模拟 sys.argv 接收到的参数。

import getopt
import sys

sys.argv = ["demo.py", "-i", "-d", "baidu.com", "arg1"]

opts, args = getopt.getopt(sys.argv[1:], "id:")
print(opts)
print(args)

返回值由两个元素组成：第一个是 (option, value)对的列表；
第二个是在去除该选项列表后余下的程序参数列表（这也就是 args 的尾部切片）。

除了短参数以外，还有长参数，测试代码如下：

my_str = "demo.py -i -d baidu.com --name bai arg1"
sys.argv = my_str.split()
print(sys.argv)

opts, args = getopt.getopt(sys.argv[1:], "id:",["name="])
print(opts)
print(args)

运行代码之后，参数也成功的被解析了出来。

['demo.py', '-i', '-d', 'baidu.com', '--name', 'bai', 'arg1']
[('-i', ''), ('-d', 'baidu.com'), ('--name', 'bai')]
['arg1']

如果程序异常，会出现参数解析错误，异常类为 getopt.GetoptError。

my_str = "demo.py -i -d baidu.com --name bai arg1"
sys.argv = my_str.split()
print(sys.argv)

opts, args = getopt.getopt(sys.argv[1:], "id:")
print(opts)
print(args)

该代码由于没有匹配长参数，出现错误为：

getopt.GetoptError: option --name not recognized

14.4 filecmp 库

该库用来提供比较目录和文件的功能。

文件比较函数有 cmp()、cmpfiles()，
目录比较使用 filecmp 库中的 dircmp 类。

14.4.1 filecmp.cmp()、filecmp.cmpfiles()

filecmp.cmp() 用于比较两个文件内容是否一致，如果文件内容匹配，函数返回 True，否则返回 False。

import filecmp
x = filecmp.cmp("312.py","312.py")
print(x)

filecmp.cmpfiles() 函数用于比较两个文件夹内指定文件是否相等。
函数原型如下：

filecmp.cmpfiles(dir1, dir2, common[, shallow])

参数 dir1, dir2 指定要比较的文件夹，参数 common 指定要比较的文件名列表。
函数返回包含 3 个 list 元素的元组，分别表示匹配、不匹配以及错误的文件列表。
错误的文件指的是不存在的文件，或文件被琐定不可读，或没权限读文件，或者由于其他原因访问不了该文件。

测试代码如下：

import filecmp
x = filecmp.cmpfiles("../53","../54",["demo.py","demo1.py"])
print(x)

14.4.2 目录比较

主要看类的构造函数就可以了。

class filecmp.dircmp(a, b, ignore=None, hide=None)

参数说明如下：

• a, b：目录；
• ignore：关键字参数，需要忽略的文件名列表, 默认为 filecmp.DEFAULT_IGNORES；
• hide：关键字参数，需要隐藏的文件名列表, 默认为 [os.curdir, os.pardir]。

使用 dircmp 生成一个比较对象之后，就可以获取各个属性值了。具体可以直接在这个网页进行查询。

14.5 这篇博客的总结

本篇博客学习了 Python 中 4 个常见库的基本使用，这些库的存在，使得 Python 编码效率大幅度的提升，很多时候，你无法解决的编程问题，都可以用 Python 内置的库快速解决，这也是 Python 的魅力所在 ，希望对你有所帮助。