Работа с файлами в Python: основные методы ввода-вывода

Расширенные примеры работы с файлами в Python

Ниже приведены несколько практических сценариев с подробным кодом и выводами.

Пример 1. Чтение CSV-подобного файла без использования модуля csv

Допустим, имеется файл employees.txt с данными, разделёнными запятыми:

# employees.txt (содержимое)
Имя,Возраст,Должность
Анна,28,Инженер
Борис,35,Менеджер
Виктор,42,Директор

with open('employees.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    header = f.readline().strip().split(',')
    print('Заголовок:', header)
    for line in f:
        row = line.strip().split(',')
        print(dict(zip(header, row)))

Заголовок: ['Имя', 'Возраст', 'Должность']
{'Имя': 'Анна', 'Возраст': '28', 'Должность': 'Инженер'}
{'Имя': 'Борис', 'Возраст': '35', 'Должность': 'Менеджер'}
{'Имя': 'Виктор', 'Возраст': '42', 'Должность': 'Директор'}

Пояснение: Первая строка содержит заголовки. Метод readline() читает одну строку. Остальные строки обрабатываются в цикле. Разделение по запятой и создание словаря позволяет легко получать значения по имени поля.

Пример 2. Запись данных с указанием кодировки и обработка BOM

Иногда требуется записать файл в UTF-8 с BOM для совместимости с Windows-приложениями:

with open('utf8_bom.txt', 'w', encoding='utf-8-sig') as f:
    f.write('Строка с BOM')

# Чтение созданного файла
with open('utf8_bom.txt', 'rb') as f:
    raw = f.read()
    print('Первые 3 байта (BOM):', raw[:3])
    print('Содержимое:', raw.decode('utf-8-sig'))

Первые 3 байта (BOM): b'\xef\xbb\xbf'
Содержимое: Строка с BOM

Пояснение: Кодировка utf-8-sig (с сигнатурой) добавляет BOM в начало файла. При чтении с той же кодировкой BOM автоматически удаляется из результата.

Пример 3. Копирование файла с помощью shutil.copyfileobj

Для эффективного копирования больших файлов используется shutil.copyfileobj, который читает и записывает блоками:

import shutil

with open('source.iso', 'rb') as src, open('dest.iso', 'wb') as dst:
    shutil.copyfileobj(src, dst, length=1024*1024)  # блок 1 МБ
print('Копирование завершено.')

Пояснение: Функция copyfileobj принимает два файловых объекта и размер буфера. Она сама читает и записывает данные, освобождая разработчика от циклов.

Пример 4. Временные файлы с использованием tempfile

Библиотека tempfile позволяет создавать временные файлы, которые автоматически удаляются:

import tempfile

with tempfile.NamedTemporaryFile(mode='w+', suffix='.txt', delete=True) as tmp:
    tmp.write('Временные данные')
    tmp.seek(0)
    print('Содержимое временного файла:', tmp.read())
    print('Имя файла:', tmp.name)
# Файл удалён после выхода из with

Содержимое временного файла: Временные данные
Имя файла: /tmp/tmpXXXXXX.txt

Пояснение: NamedTemporaryFile создаёт файл с именем, который существует только внутри контекста. Параметр delete=True удаляет файл при закрытии. Это удобно для промежуточных результатов.

Пример 5. Чтение бинарного файла с использованием буфера фиксированного размера

Для обработки дампа памяти или потокового видео читают блоками по 4096 байт:

with open('binary_data.bin', 'rb') as f:
    block_num = 0
    while True:
        chunk = f.read(4096)
        if not chunk:
            break
        block_num += 1
        print(f'Блок {block_num}: {len(chunk)} байт')

Блок 1: 4096 байт
Блок 2: 4096 байт
Блок 3: 1024 байт  # последний неполный блок

Пояснение: Метод read(size) возвращает меньше байт, если достигнут конец файла. Цикл завершается, когда read возвращает пустой объект. Такой подход позволяет обрабатывать файлы любого размера без загрузки в память.

Пример 6. Чтение и запись файла с использованием pathlib и контекстного менеджера

from pathlib import Path

path = Path('example.txt')
if path.exists():
    with path.open('r') as f:
        print(f.read())
else:
    with path.open('w') as f:
        f.write('Файл создан автоматически.')

Пояснение: Path.open() работает аналогично open(), но возвращает объект пути. Метод exists() проверяет наличие файла перед чтением.