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使用 open 函數去讀取文件，似乎是所有 Python 工程師的共識。

今天明哥要給大家推薦一個比 open 更好用、更優雅的讀取文件方法 -- 使用 fileinput

fileinput 是 Python 的內置模塊，但我相信，不少人對它都是陌生的。今天我把 fileinput 的所有的用法、功能進行詳細的講解，并列舉了一些非常實用的案例，對于理解和使用它可以說完全沒有問題。

1. 從標準輸入中讀取

當你的 Python 腳本沒有傳入任何參數時，fileinput 默認會以 stdin 作為輸入源

# demo.py
import fileinput

for line in fileinput.input():
    print(line)

效果如下，不管你輸入什么，程序會自動讀取并再打印一次，像個復讀機似的。

$ python demo.py 
hello
hello

python
python

2. 單獨打開一個文件

單獨打開一個文件，只需要在 files 中輸入一個文件名即可

import fileinput

with fileinput.input(files=('a.txt',)) as file:
    for line in file:
        print(f'{fileinput.filename()} 第{fileinput.lineno()}行: {line}', end='')

其中 a.txt 的內容如下

hello
world

執行后就會輸出如下

$ python demo.py
a.txt 第1行: hello
a.txt 第2行: world

需要說明的一點是，fileinput.input() 默認使用 mode='r' 的模式讀取文件，如果你的文件是二進制的，可以使用mode='rb' 模式。fileinput 有且僅有這兩種讀取模式。

3. 批量打開多個文件

從上面的例子也可以看到，我在 fileinput.input 函數中傳入了 files 參數，它接收一個包含多個文件名的列表或元組，傳入一個就是讀取一個文件，傳入多件就是讀取多個文件。

import fileinput

with fileinput.input(files=('a.txt', 'b.txt')) as file:
    for line in file:
        print(f'{fileinput.filename()} 第{fileinput.lineno()}行: {line}', end='')

a.txt 和 b.txt 的內容分別是

$ cat a.txt
hello
world
$ cat b.txt
hello
python

運行后輸出結果如下，由于 a.txt 和 b.txt 的內容被整合成一個文件對象 file ，因此 fileinput.lineno() 只有在讀取一個文件時，才是原文件中真實的行號。

$ python demo.py
a.txt 第1行: hello
a.txt 第2行: world
b.txt 第3行: hello
b.txt 第4行: python

如果想要在讀取多個文件的時候，也能讀取原文件的真實行號，可以使用 fileinput.filelineno() 方法

import fileinput

with fileinput.input(files=('a.txt', 'b.txt')) as file:
    for line in file:
        print(f'{fileinput.filename()} 第{fileinput.filelineno()}行: {line}', end='')

運行后，輸出如下

$ python demo.py
a.txt 第1行: hello
a.txt 第2行: world
b.txt 第1行: hello
b.txt 第2行: python

這個用法和 glob 模塊簡直是絕配

import fileinput
import glob

for line in fileinput.input(glob.glob("*.txt")):
    if fileinput.isfirstline():
        print('-'*20, f'Reading {fileinput.filename()}...', '-'*20)
    print(str(fileinput.lineno()) + ': ' + line.upper(), end="")

運行效果如下

$ python demo.py
-------------------- Reading b.txt... --------------------
1: HELLO
2: PYTHON
-------------------- Reading a.txt... --------------------
3: HELLO
4: WORLD

4. 讀取的同時備份文件

fileinput.input 有一個 backup 參數，你可以指定備份的后綴名，比如 .bak

import fileinput


with fileinput.input(files=("a.txt",), backup=".bak") as file:
    for line in file:
        print(f'{fileinput.filename()} 第{fileinput.lineno()}行: {line}', end='')

運行的結果如下，會多出一個 a.txt.bak 文件

$ ls -l a.txt*
-rw-r--r--  1 MING  staff  12  2 27 10:43 a.txt

$ python demo.py
a.txt 第1行: hello
a.txt 第2行: world

$ ls -l a.txt*
-rw-r--r--  1 MING  staff  12  2 27 10:43 a.txt
-rw-r--r--  1 MING  staff  42  2 27 10:39 a.txt.bak

5. 標準輸出重定向替換

fileinput.input 有一個 inplace 參數，表示是否將標準輸出的結果寫回文件，默認不取代

請看如下一段測試代碼

import fileinput

with fileinput.input(files=("a.txt",), inplace=True) as file:
    print("[INFO] task is started...") 
    for line in file:
        print(f'{fileinput.filename()} 第{fileinput.lineno()}行: {line}', end='') 
    print("[INFO] task is closed...")

運行后，會發現在 for 循環體內的 print 內容會寫回到原文件中了。而在 for 循環體外的 print 則沒有變化。

$ cat a.txt
hello
world

$ python demo.py
[INFO] task is started...
[INFO] task is closed...

$ cat a.txt 
a.txt 第1行: hello
a.txt 第2行: world

利用這個機制，可以很容易的實現文本替換。

import sys
import fileinput

for line in fileinput.input(files=('a.txt', ), inplace=True):
    #將Windows/DOS格式下的文本文件轉為Linux的文件
    if line[-2:] == "rn":  
        line = line + "n"
    sys.stdout.write(line)

附：如何實現 DOS 和 UNIX 格式互換以供程序測試，使用 vim 輸入如下指令即可

DOS轉UNIX：:setfileformat=unix
UNIX轉DOS：:setfileformat=dos

6. 不得不介紹的方法

如果只是想要 fileinput 當做是替代 open 讀取文件的工具，那么以上的內容足以滿足你的要求。

fileinput.filenam()
返回當前被讀取的文件名。在第一行被讀取之前，返回 None。
fileinput.fileno()
返回以整數表示的當前文件“文件描述符”。當未打開文件時（處在第一行和文件之間），返回 -1。
fileinput.lineno()
返回已被讀取的累計行號。在第一行被讀取之前，返回 0。在最后一個文件的最后一行被讀取之后，返回該行的行號。
fileinput.filelineno()
返回當前文件中的行號。在第一行被讀取之前，返回 0。在最后一個文件的最后一行被讀取之后，返回此文件中該行的行號。

但若要想基于 fileinput 來做一些更加復雜的邏輯，也許你會需要用到如下這幾個方法

fileinput.isfirstline()
如果剛讀取的行是其所在文件的第一行則返回 True，否則返回 False。
fileinput.isstdin()
如果最后讀取的行來自 sys.stdin 則返回 True，否則返回 False。
fileinput.nextfile()
關閉當前文件以使下次迭代將從下一個文件（如果存在）讀取第一行；不是從該文件讀取的行將不會被計入累計行數。直到下一個文件的第一行被讀取之后文件名才會改變。在第一行被讀取之前，此函數將不會生效；它不能被用來跳過第一個文件。在最后一個文件的最后一行被讀取之后，此函數將不再生效。
fileinput.close()
關閉序列。

7. 進階一點的玩法

在 fileinput.input() 中有一個 openhook 的參數，它支持用戶傳入自定義的對象讀取方法。

若你沒有傳入任何的勾子，fileinput 默認使用的是 open 函數。

fileinput 為我們內置了兩種勾子供你使用

fileinput.hook_compressed(*filename*, *mode*)
使用 gzip 和 bz2 模塊透明地打開 gzip 和 bzip2 壓縮的文件（通過擴展名 '.gz' 和 '.bz2' 來識別）。如果文件擴展名不是 '.gz' 或 '.bz2'，文件會以正常方式打開（即使用 open() 并且不帶任何解壓操作）。使用示例: fi = fileinput.FileInput(openhook=fileinput.hook_compressed)
fileinput.hook_encoded(*encoding*, *errors=None*)
返回一個通過 open() 打開每個文件的鉤子，使用給定的 encoding 和 errors 來讀取文件。使用示例: fi = fileinput.FileInput(openhook=fileinput.hook_encoded("utf-8", "surrogateescape"))

如果你自己的場景比較特殊，以上的三種勾子都不能滿足你的要求，你也可以自定義。

這邊我舉個例子來拋磚引玉下

假如我想要使用 fileinput 來讀取網絡上的文件，可以這樣定義勾子。

先使用 requests 下載文件到本地
再使用 open 去讀取它

def online_open(url, mode):
    import requests
    r = requests.get(url) 
    filename = url.split("/")[-1]
    with open(filename,'w') as f1:
        f1.write(r.content.decode("utf-8"))
    f2 = open(filename,'r')
    return f2

直接將這個函數傳給 openhook 即可

import fileinput

file_url = 'https://www.csdn.net/robots.txt'
with fileinput.input(files=(file_url,), openhook=online_open) as file:
    for line in file:
        print(line, end="")

運行后按預期一樣將 CSDN 的 robots 的文件打印了出來

User-agent: * 
Disallow: /scripts 
Disallow: /public 
Disallow: /css/ 
Disallow: /images/ 
Disallow: /content/ 
Disallow: /ui/ 
Disallow: /js/ 
Disallow: /scripts/ 
Disallow: /article_preview.html* 
Disallow: /tag/
Disallow: /*?*
Disallow: /link/

Sitemap: https://www.csdn.net/sitemap-aggpage-index.xml
Sitemap: https://www.csdn.net/article/sitemap.txt

8. 列舉一些實用案例

案例一 ：讀取一個文件所有行

import fileinput
for line in fileinput.input('data.txt'):
  print(line, end="")

案例二 ：讀取多個文件所有行

import fileinput
import glob

for line in fileinput.input(glob.glob("*.txt")):
    if fileinput.isfirstline():
        print('-'*20, f'Reading {fileinput.filename()}...', '-'*20)
    print(str(fileinput.lineno()) + ': ' + line.upper(), end="")

案例三 ：利用fileinput將CRLF文件轉為LF

import sys
import fileinput

for line in fileinput.input(files=('a.txt', ), inplace=True):
    #將Windows/DOS格式下的文本文件轉為Linux的文件
    if line[-2:] == "rn":  
        line = line + "n"
    sys.stdout.write(line)

案例四 ：配合 re 做日志分析：取所有含日期的行

#--樣本文件--：error.log
aaa
1970-01-01 13:45:30  Error: **** Due to System Disk spacke not enough...
bbb
1970-01-02 10:20:30  Error: **** Due to System Out of Memory...
ccc

#---測試腳本---
import re
import fileinput
import sys

pattern = 'd{4}-d{2}-d{2} d{2}:d{2}:d{2}'

for line in fileinput.input('error.log',backup='.bak',inplace=1):
    if re.search(pattern,line):
        sys.stdout.write("= > ")
        sys.stdout.write(line)

#---測試結果---
= > 1970-01-01 13:45:30  Error: **** Due to System Disk spacke not enough...
= > 1970-01-02 10:20:30  Error: **** Due to System Out of Memory...

案例五 ：利用fileinput實現類似于grep的功能

import sys
import re
import fileinput

pattern= re.compile(sys.argv[1])
for line in fileinput.input(sys.argv[2]):
    if pattern.match(line):
        print(fileinput.filename(), fileinput.filelineno(), line)

$ ./demo.py import.*re *.py
#查找所有py文件中，含import re字樣的
addressBook.py  2   import re
addressBook1.py 10  import re
addressBook2.py 18  import re
test.py         238 import re