【一起学 Python】第 63 天:文件 I/O 进阶:写入模式与编码安全

# ✅ 覆盖写入（配置文件更新）with open("config.json", "w", encoding="utf-8") as f:    f.write("{\"key\": \"value\"}")# ✅ 追加写入（日志记录）with open("app.log", "a", encoding="utf-8") as f:    f.write("2024-01-01 12:00:00 INFO Start\n")# ✅ 安全创建（防止意外覆盖）try:    with open("important.txt", "x", encoding="utf-8") as f:        f.write("重要数据")except FileExistsError:    print("文件已存在，避免覆盖！")

with open("data.txt", "w", encoding="utf-8") as f:    f.write("第一行\n")      # 需要手动添加换行符    f.write("第二行\n")

lines = ["第一行\n", "第二行\n", "第三行\n"]with open("data.txt", "w", encoding="utf-8") as f:    f.writelines(lines)     # 不会自动添加换行符

# 使用 print 写入文件（较少用，但可行）with open("output.txt", "w", encoding="utf-8") as f:    print("Hello", "World", file=f)  # 自动添加换行

# ❌ 风险：依赖系统默认编码with open("data.txt", "w") as f:    f.write("中文内容")# ✅ 安全：显式指定 UTF-8with open("data.txt", "w", encoding="utf-8") as f:    f.write("中文内容")

# 处理可能包含特殊字符的数据try:    with open("output.txt", "w", encoding="utf-8", errors="strict") as f:        f.write("正常内容 \udcff")  # 无效 Unicodeexcept UnicodeEncodeError as e:    print(f"编码错误：{e}")

# Windows 上写入 \n，实际存储为 \r\nwith open("test.txt", "w") as f:    f.write("Line1\nLine2")# 禁用自动转换（二进制模式或 newline=""）with open("test.txt", "w", newline="") as f:    f.write("Line1\nLine2")  # 保持原样

from pathlib import Pathfrom typing import Unionclass FileWriteError(Exception):    """文件写入错误"""    passclass SafeFileWriter:    """安全文件写入器，支持原子写入"""    def __init__(self, filepath: Union[str, Path], encoding: str = "utf-8"):        self.filepath = Path(filepath)        self.encoding = encoding    def write(self, content: str, mode: str = "w") -> None:        """写入内容"""        try:            # 确保父目录存在            self.filepath.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)            with open(self.filepath, mode, encoding=self.encoding) as f:                f.write(content)        except OSError as e:            # 异常链：保留原始错误信息            raise FileWriteError(f"写入失败：{self.filepath}") from e    def write_lines(self, lines: list[str], append: bool = False) -> None:        """写入多行"""        mode = "a" if append else "w"        content = "\n".join(lines)        self.write(content, mode=mode)    def write_safe(self, content: str) -> None:        """原子写入：先写临时文件，再重命名"""        temp_path = self.filepath.with_suffix(self.filepath.suffix + ".tmp")        try:            # 1. 写入临时文件            with open(temp_path, "w", encoding=self.encoding) as f:                f.write(content)            # 2. 原子替换（Windows 可能需要额外处理）            temp_path.replace(self.filepath)        except Exception as e:            # 清理临时文件            if temp_path.exists():                temp_path.unlink()            raise FileWriteError("原子写入失败") from e        finally:            # 确保临时文件被清理            if temp_path.exists():                try:                    temp_path.unlink()                except:                    pass# 使用writer = SafeFileWriter("data/config.json")writer.write('{"key": "value"}')writer.write_safe("重要数据，防止损坏")

import datetimefrom typing import Optionalclass Logger:    """简单日志记录器"""    def __init__(self, filepath: str, encoding: str = "utf-8"):        self.filepath = filepath        self.encoding = encoding    def log(self, message: str, level: str = "INFO") -> None:        """记录日志"""        timestamp = datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")        log_line = f"[{timestamp}] [{level}] {message}\n"        try:            # 使用追加模式            with open(self.filepath, "a", encoding=self.encoding) as f:                f.write(log_line)        except OSError as e:            # 日志写入失败不应影响主程序            print(f"日志写入失败：{e}")    def clear(self) -> None:        """清空日志"""        with open(self.filepath, "w", encoding=self.encoding) as f:            pass# 使用logger = Logger("app.log")logger.log("系统启动")logger.log("发生错误", level="ERROR")

import jsonfrom typing import Anyclass ConfigSaver:    """配置文件保存器"""    def __init__(self, filepath: str):        self.filepath = filepath        self.default_config: dict[str, Any] = {            "version": "1.0",            "debug": False        }    def save(self, config: dict[str, Any]) -> None:        """保存配置为 JSON"""        try:            with open(self.filepath, "w", encoding="utf-8") as f:                # indent 美化输出                json.dump(config, f, indent=2, ensure_ascii=False)        except TypeError as e:            raise ValueError("配置数据无法序列化") from e        except OSError as e:            raise IOError(f"无法写入配置文件：{self.filepath}") from e    def save_backup(self, config: dict[str, Any]) -> None:        """保存配置并创建备份"""        import shutil        from pathlib import Path        path = Path(self.filepath)        if path.exists():            backup_path = path.with_suffix(path.suffix + ".bak")            shutil.copy2(path, backup_path)        self.save(config)# 使用saver = ConfigSaver("config.json")saver.save({"theme": "dark", "language": "zh"})

# ❌ 危险：数据可能丢失f = open("data.txt", "w")f.write("content")# 如果程序崩溃，内容可能未写入磁盘# ✅ 安全：使用 withwith open("data.txt", "w") as f:    f.write("content")

# ❌ 危险：直接覆盖with open("database.db", "w") as f:    f.write(new_data)# ✅ 安全：先备份或原子写入import shutilshutil.copy("database.db", "database.db.bak")# 然后写入

# ❌ 写入 UTF-8，读取 GBKwith open("data.txt", "w", encoding="utf-8") as f:    f.write("中文")with open("data.txt", "r", encoding="gbk") as f:  # 乱码！    print(f.read())

# ❌ 硬编码路径open("C:\\Users\\data\\file.txt", "w")# ✅ 使用 pathlibfrom pathlib import Pathpath = Path("data") / "file.txt"path.parent.mkdir(exist_ok=True)with open(path, "w") as f:    f.write("content")