Файлы и работа с файловой системой в Python: pathlib, with и UTF-8

Модуль pathlib: пути как объекты

Модуль pathlib входит в Python с версии 3.4 и представляет путь объектом. Сборка сегментов оператором / и проверки exists(), is_file(), is_dir() читаются естественно:

from pathlib import Path

base = Path('данные')
report = base / 'отчёт' / 'итог.txt'
print(report.exists())  # False, пока файл не создан

Путь существует независимо от файла: объект Path можно собрать для несуществующего файла, а exists() честно вернёт False. Проверено выполнением.

Три режима и кодировка

Файл открывают в текстовом режиме и указывают кодировку явно. В Python 3.15 по умолчанию включён режим UTF-8; если его отключить, используется кодировка локали. В более ранних версиях выбор тоже зависит от режима UTF-8 и настроек системы. Явное encoding='utf-8' задаёт формат независимо от этих настроек. Так нужно читать файлы, которые действительно сохранены в UTF-8; для файла в другой кодировке указывают её. Конструкция with гарантирует, что файл будет закрыт после блока, даже если внутри возникло исключение; это короче и надёжнее ручного close().

Пример 1. Журнал наблюдений

from pathlib import Path

path = Path('журнал.txt')

def add_record(text):
    with path.open('a', encoding='utf-8') as f:
        f.write(text + '\n')

def read_records():
    try:
        f = path.open('r', encoding='utf-8')
    except FileNotFoundError:
        return []
    with f:
        return [line.rstrip('\n') for line in f]

add_record('Первая строка')
add_record('Вторая строка')
print(read_records())  # ['Первая строка', 'Вторая строка']

Режим 'a' не стирает старые записи — проверено: после двух вызовов add_record в файле ровно две строки, а повторный запуск не затирает их, в отличие от 'w'. Файл перебирается построчно, однако готовый список записей всё равно целиком хранится в памяти. Отсутствующий файл обрабатывается прямо при открытии: предварительная exists() не гарантирует, что файл не исчезнет сразу после проверки. Метод rstrip('\n') убирает перевод строки и сохраняет значимые пробелы; strip() убрал бы ещё пробелы и табуляции по краям.

Пример 2. Ошибки и структурированные данные

Обращение к несуществующему файлу выбрасывает FileNotFoundError — его и ловят:

from pathlib import Path

try:
    text = Path('нет-такого-файла.txt').read_text(encoding='utf-8')
except FileNotFoundError:
    text = ''

Перехват конкретного типа важен: пустой except перехватил бы и опечатки в собственном коде. То же исключение возникает при записи в несуществующую папку — её нужно создать заранее через mkdir(). Для сохранения списков и словарей удобен модуль json:

import json
from pathlib import Path

data = {'имя': 'Аня', 'оценки': [5, 4, 5]}
json_path = Path('оценки.json')

with json_path.open('w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False)

with json_path.open('r', encoding='utf-8') as f:
    assert json.load(f) == data

Флаг ensure_ascii=False оставляет кириллицу в JSON-тексте читаемой вместо escape-последовательностей. Кодировку файла задаёт encoding='utf-8' при открытии, а не этот флаг. Roundtrip-проверка (записали — прочитали — сравнили) выполнена и совпала.

Создание папок и просмотр содержимого

from pathlib import Path
from tempfile import TemporaryDirectory

with TemporaryDirectory() as tmp:
    folder = Path(tmp) / 'данные' / 'отчёт'
    folder.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
    report = folder / 'итог.txt'
    report.write_text('Готово\n', encoding='utf-8')
    print(folder.is_dir(), report.is_file())  # True True
    print(sorted(p.name for p in folder.iterdir()))  # ['итог.txt']
    renamed = report.rename(folder / 'готово.txt')
    renamed.unlink()
    folder.rmdir()

parents=True создаёт недостающие родительские папки, exist_ok=True допускает уже существующую папку. iterdir() перебирает её непосредственное содержимое; sorted делает порядок имён предсказуемым. rename переименовывает файл, unlink удаляет файл, rmdir — пустую папку. В примере эти операции выполняются только внутри временной папки.

Тестирование — только во временной папке

Код, работающий с файлами, проверяют в изолированном месте. Все примеры урока прогнаны через tempfile.TemporaryDirectory: папка создаётся пустой, после выхода из with удаляется вместе с содержимым. Никогда не тестируйте программы на личных файлах или реальных документах.

Проверь себя

1. Чем режим 'a' отличается от 'w'? Ответ: 'a' добавляет строки в конец, сохраняя старое содержимое, а 'w' стирает файл и пишет сначала.
2. Что будет, если прочитать несуществующий файл через read_text()? Ответ: FileNotFoundError; его можно перехватить и обработать.
3. Зачем указывать encoding='utf-8' явно? Ответ: это явно задаёт формат файла и не зависит от версии Python, режима UTF-8 и настроек локали; сам файл должен быть сохранён в UTF-8.
4. Как подготовить папку перед записью файла в неё? Ответ: для пути к файлу report создайте его родительскую папку через report.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True). Метод mkdir вызывают у пути папки, а не у имени файла.

Кратко о главном

pathlib превращает пути в объекты: сборка через /, проверки exists() и is_file(). Режимы: 'r' читает, 'w' перезаписывает, 'a' дозаписывает. with закрывает файл автоматически, кодировку UTF-8 задавайте всегда явно. Отсутствующий файл вызывает FileNotFoundError, а отсутствие прав — PermissionError; а для структур данных — json. Эксперименты проводите только в TemporaryDirectory.

Источники и материалы

• The Python Tutorial — 7. Input and Output (files, modes, with, json)
• pathlib — Object-oriented filesystem paths
• Python built-ins: open
• tempfile.TemporaryDirectory
• str.rstrip