Python 系统编程：如何使用 os 模块访问文件系统

Python 是一种高级语言，通常用于编写 Web 应用程序、数据分析和人工智能等领域。然而 Python 还可以用于系统编程，例如管理文件系统、网络和内存等底层操作。

在本文中，我们将介绍如何使用 Python 的 os 模块来访问文件系统。os 模块是 Python 内置的系统编程模块之一，它提供了许多有用的函数，可以帮助我们在 Python 编程中轻松访问底层文件系统。

1. os 模块概述

os 模块提供了许多函数，可以帮助我们执行各种底层操作，例如访问文件系统、管理进程和环境变量等。下面是一些常用的函数：

- os.getcwd()：获取当前工作目录。
- os.listdir(path)：列出指定目录下的所有文件和子目录。
- os.remove(path)：删除指定文件。
- os.rmdir(path)：删除指定目录。
- os.mkdir(path)：创建指定目录。
- os.path.exists(path)：检查指定路径是否存在。
- os.path.isfile(path)：检查指定路径是否是文件。
- os.path.isdir(path)：检查指定路径是否是目录。
- os.path.basename(path)：获取指定路径的文件名。
- os.path.dirname(path)：获取指定路径的目录名。
- ...

2. 访问文件系统

使用 os 模块访问文件系统是非常容易的。我们可以使用 os.listdir() 函数来列出指定目录下的所有文件和子目录。例如，下面的代码将列出当前目录下的所有文件和子目录：

```python
import os

# 获取当前工作目录
cwd = os.getcwd()

# 列出当前目录下的所有文件和子目录
files = os.listdir(cwd)

# 打印所有文件和子目录
for file in files:
    print(file)
```

我们还可以使用 os.path 模块来检查指定路径是否存在、是文件还是目录等。例如，下面的代码将检查给定的路径是否存在，并判断它是文件还是目录：

```python
import os

# 指定路径
path = '/Users/username/Downloads'

# 检查路径是否存在
if os.path.exists(path):
    # 如果是目录，打印目录下的所有文件名
    if os.path.isdir(path):
        files = os.listdir(path)
        for file in files:
            print(file)
    # 如果是文件，打印文件名和文件大小
    elif os.path.isfile(path):
        size = os.path.getsize(path)
        name = os.path.basename(path)
        print(f'文件名：{name}, 大小：{size} bytes')
else:
    print(f'路径 {path} 不存在')
```

3. 文件操作

os 模块还提供了一些函数，可以帮助我们在 Python 程序中读写文件。例如，我们可以使用 os.remove() 函数删除指定文件，使用 os.rename() 函数将文件重命名，使用 os.mkdir() 函数创建新目录等。

下面的代码演示了如何使用 os 模块删除指定文件：

```python
import os

# 指定要删除的文件名
filename = 'test.txt'

# 如果文件存在，删除它
if os.path.isfile(filename):
    os.remove(filename)
    print(f'文件 {filename} 已删除')
else:
    print(f'文件 {filename} 不存在')
```

除了删除文件，我们还可以使用 os 模块来读写文件。例如，下面的代码演示了如何使用 os 模块读取文件内容：

```python
import os

# 指定要读取的文件名
filename = 'test.txt'

# 如果文件存在，读取它的内容
if os.path.isfile(filename):
    with open(filename, 'r') as f:
        content = f.read()
        print(f'文件 {filename} 的内容是：{content}')
else:
    print(f'文件 {filename} 不存在')
```

4. 总结

在本文中，我们介绍了如何使用 Python 的 os 模块来访问文件系统。我们学习了如何列出文件和子目录、检查路径是否存在、删除文件、读取文件内容等。

os 模块是 Python 内置的一个很有用的系统编程模块。在实际编程中，我们可以使用它来执行各种底层操作，从而实现更加复杂和强大的功能。