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Python标准库之操作系统接口

钱魏Way · · 59 次浏览

OS:与操作系统进行交互

Python的os模块是一个非常强大的模块,它提供了一些与操作系统进行交互的函数和方法。这个模块允许你执行一些与文件系统、进程、环境变量等相关的操作。以下是对os模块的一些详细介绍:

文件和目录操作

  • 路径操作
    • path.join(): 将多个路径组合后返回。
    • path.basename(): 返回路径中的文件名部分。
    • path.dirname(): 返回路径中的目录部分。
    • path.abspath(): 返回绝对路径。
    • path.exists(): 检查路径是否存在。
    • path.isfile(): 检查路径是否为文件。
    • path.isdir(): 检查路径是否为目录。
  • 目录操作
    • mkdir(): 创建目录。
    • makedirs(): 递归地创建目录。
    • rmdir(): 删除目录。
    • removedirs(): 递归地删除目录。
    • listdir(): 列出指定目录中的文件和目录。
  • 文件操作
    • remove(): 删除文件。
    • rename(): 重命名文件或目录。

进程管理

  • system(): 执行系统命令。
  • execv(),os.execve(): 用新的程序替换当前进程。
  • fork(): 在Unix系统中创建子进程。
  • kill(): 向进程发送信号以终止进程。

环境变量

  • environ: 获取环境变量的字典。
  • getenv(): 获取环境变量的值。
  • putenv(): 设置环境变量。

文件描述符

  • open(): 打开文件描述符。
  • close(): 关闭文件描述符。
  • read(): 从文件描述符读取数据。
  • write(): 向文件描述符写入数据。

系统信息

  • name: 指示你正在使用的平台。
  • uname(): 获取当前操作系统的信息(在Unix系统中可用)。
  • getpid(): 获取当前进程ID。
  • getcwd(): 获取当前工作目录。
  • chdir(): 改变当前工作目录。

权限管理

  • chmod(): 更改文件的权限。
  • chown(): 更改文件的所有者。

其他功能

  • urandom(): 生成指定字节数的随机字节序列。
  • walk(): 生成目录树下的所有文件名。

下面是一个示例程序,展示了 os 模块的一些功能:

import os

def main():
    # 获取并打印当前工作目录
    print("当前工作目录:")
    cwd = os.getcwd()
    print(cwd)

    # 列出当前目录中的文件和目录
    print("\n当前目录中的文件和目录:")
    for entry in os.listdir(cwd):
        print(entry)

    # 创建和删除目录
    new_dir = "example_dir"
    if not os.path.exists(new_dir):
        os.mkdir(new_dir)
        print(f"\n目录 '{new_dir}' 已创建。")
    else:
        print(f"\n目录 '{new_dir}' 已存在。")
    
    if os.path.exists(new_dir):
        os.rmdir(new_dir)
        print(f"目录 '{new_dir}' 已删除。")

    # 获取环境变量
    print("\n环境变量 PATH:")
    print(os.getenv("PATH"))

    # 执行系统命令
    print("\n执行系统命令 'echo Hello World':")
    os.system('echo Hello World')

    # 获取操作系统信息
    print("\n操作系统名称:")
    print(os.name)

    if hasattr(os, 'uname'):
        print("\n操作系统详细信息:")
        print(os.uname())

if __name__ == "__main__":
    main()

这个示例程序展示了如何使用 os 模块进行一些常见的文件和目录操作、环境变量访问、系统命令执行以及获取操作系统信息。请注意,某些功能(如 os.uname())仅在特定平台上可用。

sys:访问解释器变量和功能

sys 模块是 Python 标准库中的一个核心模块,提供了访问和操作 Python 解释器的功能。它包含了一组与 Python 解释器交互的变量和函数,用于系统级别的操作、与 Python 环境的交互、以及处理标准输入、输出和错误等。

以下是 sys 模块的一些主要功能和属性:

  • 命令行参数
    • argv:获取命令行参数列表,第一个元素是脚本名称。
  • 退出程序
    • exit([arg]):退出 Python 程序,可以提供一个退出状态码或消息。
  • 标准输入输出
    • stdin:标准输入流。
    • stdout:标准输出流。
    • stderr:标准错误流。
  • 模块路径
    • path:返回模块搜索路径的列表,可以动态修改该列表以影响模块的导入。
  • Python 版本信息
    • version:获取 Python 解释器的版本信息。
    • version_info:获取版本信息的命名元组。
  • 解释器信息
    • executable:获取 Python 解释器的路径。
    • platform:获取运行 Python 的平台标识符。
  • 异常信息
    • exc_info():获取异常信息的元组,包括类型、值和回溯对象。
  • 垃圾回收和内存管理
    • getrefcount(object):返回对象的引用计数。
    • getsizeof(object[, default]):返回对象的大小(字节数)。
  • 其他功能
    • maxsize:Python 中整数的最大值。
    • modules:当前导入的模块字典。
    • setrecursionlimit(limit):设置递归深度的最大限制。

下面是一个示例程序,展示了 sys 模块的一些功能:

import sys

def main():
    # 打印命令行参数
    print("命令行参数:")
    for i, arg in enumerate(sys.argv):
        print(f"Argument {i}: {arg}")

    # 打印 Python 版本信息
    print("\nPython 版本信息:")
    print(sys.version)
    print(sys.version_info)

    # 打印 Python 解释器路径
    print("\nPython 解释器路径:")
    print(sys.executable)

    # 打印平台信息
    print("\n平台信息:")
    print(sys.platform)

    # 演示标准输出和错误输出
    sys.stdout.write("\n这是标准输出。\n")
    sys.stderr.write("这是标准错误输出。\n")

    # 打印模块搜索路径
    print("\n模块搜索路径:")
    for path in sys.path:
        print(path)

    # 打印对象的引用计数和大小
    obj = "Hello, World!"
    print(f"\n'{obj}' 的引用计数: {sys.getrefcount(obj)}")
    print(f"'{obj}' 的大小: {sys.getsizeof(obj)} 字节")

    # 演示退出程序
    # sys.exit("程序退出。")

if __name__ == "__main__":
    main()

请注意,在这个示例中,sys.exit() 被注释掉了,以防止程序立即退出。你可以根据需要取消注释来测试退出功能。运行此脚本时,你可以通过命令行传递参数来查看 sys.argv 的效果。

platform:访问平台标识数据

platform 模块是 Python 标准库中的一个模块,用于访问和处理操作系统、硬件和 Python 解释器的系统信息。它提供了一组函数和类,用于查询和报告系统的各种属性,以便开发者可以编写与特定平台兼容的代码。

以下是 platform 模块的一些主要功能和属性:

  • 操作系统信息
    • system():返回操作系统的名称,如 ‘Linux’, ‘Windows’, ‘Java’。
    • release():返回操作系统的版本。
    • version():返回操作系统的版本号。
  • 节点信息
    • node():返回网络节点的名称。
  • 机器类型和处理器信息
    • machine():返回机器类型,如 ‘x86_64’。
    • processor():返回处理器的名称。
  • Python 版本信息
    • python_version():返回 Python 版本号。
    • python_implementation():返回 Python 实现的名称,如 ‘CPython’, ‘PyPy’。
  • 完整平台信息
    • platform(aliased=False, terse=False):返回一个描述底层平台的字符串。
    • uname():返回一个包含系统信息的命名元组,类似于os.uname()。
  • 其他功能
    • architecture():返回 Python 解释器的位数(’32bit’, ’64bit’)及其链接格式。
    • libc_ver():尝试分析 libc 版本号。

下面是一个示例程序,展示了 platform 模块的一些功能:

import platform

def main():
    # 打印操作系统信息
    print("操作系统信息:")
    print(f"系统: {platform.system()}")
    print(f"版本: {platform.release()}")
    print(f"详细版本: {platform.version()}")

    # 打印节点信息
    print("\n节点信息:")
    print(f"节点名称: {platform.node()}")

    # 打印机器和处理器信息
    print("\n机器和处理器信息:")
    print(f"机器类型: {platform.machine()}")
    print(f"处理器: {platform.processor()}")

    # 打印 Python 版本信息
    print("\nPython 版本信息:")
    print(f"Python 版本: {platform.python_version()}")
    print(f"Python 实现: {platform.python_implementation()}")

    # 打印完整平台信息
    print("\n完整平台信息:")
    print(f"平台: {platform.platform()}")
    uname_info = platform.uname()
    print(f"uname 信息: {uname_info}")

    # 打印 Python 解释器的位数
    print("\nPython 解释器位数:")
    print(f"架构: {platform.architecture()}")

    # 打印 libc 版本信息
    print("\nlibc 版本信息:")
    print(f"libc 版本: {platform.libc_ver()}")

if __name__ == "__main__":
    main()

这个示例程序展示了如何使用 platform 模块获取系统和 Python 环境的各种信息。你可以在不同的平台上运行这个程序来查看不同的输出结果。

sysconfig:访问 Python 配置信息

sysconfig 模块是 Python 标准库中的一个模块,用于访问 Python 解释器的配置和安装信息。它提供了一些函数和常量,用于查询和处理 Python 环境的配置参数,如安装路径、编译选项、平台信息等。

以下是 sysconfig 模块的一些主要功能:

  • 获取路径信息
    • get_paths([scheme[, vars[, expand]]]):返回一个字典,其中包含与 Python 安装相关的路径信息,例如include、platlib、purelib 等。
    • get_path(name[, scheme[, vars[, expand]]]):返回指定路径名称的路径。
  • 获取配置变量
    • get_config_vars(*args):返回一个包含所有配置变量的字典,或者如果提供了参数,则返回这些参数的对应值。
    • get_config_var(name):返回单个配置变量的值。
  • 获取平台和架构信息
    • get_platform():返回平台标识符,用于构建可分发的包。
    • get_scheme_names():返回所有可用的安装方案名称。
  • 获取编译器信息
    • get_makefile_filename():返回用于构建 Python 的Makefile 的路径。
    • get_config_h_filename():返回pyconfig.h 文件的路径,该文件包含 Python 编译时的配置信息。
  • 安装方案和变量
    • get_scheme_names():返回可用的安装方案名称。
    • get_scheme_paths(scheme[, vars]):返回指定安装方案的路径。

下面是一个示例程序,展示了 sysconfig 模块的一些功能:

import sysconfig

def main():
    # 获取并打印所有路径信息
    print("Python 安装路径信息:")
    paths = sysconfig.get_paths()
    for key, path in paths.items():
        print(f"{key}: {path}")

    # 获取并打印某个特定路径
    print("\nPython 头文件路径:")
    include_path = sysconfig.get_path('include')
    print(include_path)

    # 获取并打印所有配置变量
    print("\nPython 配置变量:")
    config_vars = sysconfig.get_config_vars()
    for key, value in config_vars.items():
        print(f"{key}: {value}")

    # 获取并打印特定配置变量
    print("\nPython 架构:")
    arch = sysconfig.get_config_var('ARCH')
    print(arch)

    # 获取平台信息
    print("\nPython 平台信息:")
    platform = sysconfig.get_platform()
    print(platform)

    # 获取 Makefile 和 pyconfig.h 文件路径
    print("\nMakefile 和 pyconfig.h 文件路径:")
    makefile_path = sysconfig.get_makefile_filename()
    config_h_path = sysconfig.get_config_h_filename()
    print(f"Makefile: {makefile_path}")
    print(f"pyconfig.h: {config_h_path}")

if __name__ == "__main__":
    main()

这个示例程序展示了如何使用 sysconfig 模块获取 Python 安装和构建的各种配置信息。在不同的系统或 Python 安装环境中运行该程序时,输出可能会有所不同。

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