Python路径操作神器：pathlib库详解

在 Python 中处理文件路径，很多开发者习惯使用 os.path 模块。然而，自 Python 3.4 版本引入的 pathlib 模块，提供了一种更现代、更面向对象的方式来处理文件系统路径。它不仅功能强大，而且代码可读性更高，跨平台兼容性更好。

本文将详细介绍 pathlib 库的常用功能，并通过与 os.path 的对比，展示其优势。

为什么选择 pathlib？

传统的 os.path 模块是基于字符串的函数式 API，处理路径时需要频繁地进行字符串拼接和分割。这在不同操作系统（Windows 使用 \，Linux/macOS 使用 /）之间容易产生兼容性问题。

pathlib 则将文件路径抽象为一个对象。通过对象的方法和属性，可以直观地进行路径操作，并且 pathlib 会自动处理不同操作系统的路径分隔符差异。

例如，获取当前工作目录的父目录：

使用 os.path:

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import os
os.path.dirname(os.getcwd())

使用 pathlib:

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from pathlib import Path
Path.cwd().parent

显然，pathlib 的链式调用方式更加简洁易读。

pathlib 基础

pathlib 模块提供了几个类，其中最常用的是 Path 类。Path 类会根据当前操作系统自动实例化为 PosixPath 或 WindowsPath。

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from pathlib import Path

# 创建一个 Path 对象
p = Path('my_folder/my_file.txt')
print(p)

# 获取当前工作目录
current_dir = Path.cwd()
print(current_dir)

# 获取用户主目录
home_dir = Path.home()
print(home_dir)

路径拼接与访问

pathlib 最优雅的特性之一是可以使用 / 运算符进行路径拼接，这比 os.path.join() 更直观。

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from pathlib import Path

p = Path('/home/user')
# 使用 / 运算符拼接路径
q = p / 'documents' / 'report.txt'
print(q) # 输出: /home/user/documents/report.txt (在 Posix 系统上)

# 访问路径的各个部分
print(q.name)    # 文件名: report.txt
print(q.suffix)  # 后缀: .txt
print(q.stem)    # 不带后缀的文件名: report
print(q.parent)  # 父目录: /home/user/documents
print(q.parents) # 所有父目录的元组: (/home/user/documents, /home/user, /)
print(q.parts)   # 路径组成部分的元组: ('/', 'home', 'user', 'documents', 'report.txt')
print(q.anchor)  # 锚点 (根目录和驱动器): / (在 Posix 系统上)
print(Path('C:/Windows').drive) # 驱动器: C: (在 Windows 系统上)
print(Path('C:/Windows').root)  # 根目录: \ (在 Windows 系统上)

查询文件/目录状态

pathlib 提供了多种方法来查询路径指向的文件或目录的状态。

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from pathlib import Path

p = Path('my_folder/my_file.txt')

# 判断路径是否存在
print(p.exists())

# 判断是否是文件
print(p.is_file())

# 判断是否是目录
print(p.is_dir())

# 判断是否是符号链接
print(p.is_symlink())

# 获取文件/目录的统计信息 (如大小、修改时间等)
# 需要路径存在
# if p.exists():
#     stat_info = p.stat()
#     print(f"文件大小: {stat_info.st_size} 字节")
#     from datetime import datetime
#     print(f"最后修改时间: {datetime.fromtimestamp(stat_info.st_mtime)}")

# 判断两个路径是否指向同一个文件
# q = Path('another_path/to/my_file.txt')
# if p.exists() and q.exists():
#     print(f"是否指向同一个文件: {p.samefile(q)}")

读取和写入文件

使用 pathlib 可以方便地读取和写入文件内容。

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from pathlib import Path

p = Path('my_text_file.txt')

# 写入文本内容
p.write_text('Hello, pathlib!')

# 读取文本内容
content = p.read_text()
print(content)

# 写入二进制内容
p_bin = Path('my_binary_file.bin')
p_bin.write_bytes(b'\x01\x02\x03')

# 读取二进制内容
bin_content = p_bin.read_bytes()
print(bin_content)

# 使用 open() 方法，与内置的 open() 类似
# with p.open('r', encoding='utf-8') as f:
#     print(f.readline())

遍历目录与文件查找 (Globbing)

pathlib 提供了 iterdir()、glob() 和 rglob() 方法来遍历目录和查找文件。

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from pathlib import Path

# 假设当前目录下有文件和子目录
# .
# ├── file1.txt
# ├── subdir
# │   └── file2.py
# └── another_file.log

p = Path('.')

# 遍历当前目录下的所有文件和子目录 (不包含 . 和 ..)
print("当前目录内容:")
for child in p.iterdir():
    print(child)

# 使用 glob() 查找匹配特定模式的文件 (非递归)
print("\n查找所有 .txt 文件:")
for file in p.glob('*.txt'):
    print(file)

# 使用 rglob() 递归查找匹配特定模式的文件 (包括子目录)
print("\n递归查找所有 .py 文件:")
for file in p.rglob('*.py'):
    print(file)

# 查找所有子目录
print("\n查找所有子目录:")
for subdir in p.iterdir():
    if subdir.is_dir():
        print(subdir)

# 使用 glob 查找所有子目录 (模式以 / 结尾)
print("\n使用 glob 查找所有子目录:")
for subdir in p.glob('*/'):
     print(subdir)

# 递归查找所有子目录
print("\n递归查找所有子目录:")
for subdir in p.rglob('*/'):
     print(subdir)

创建和删除文件/目录

pathlib 提供了直观的方法来创建和删除文件及目录。

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from pathlib import Path

# 创建目录
new_dir = Path('my_new_directory')
# parents=True 会创建所有不存在的父目录
# exist_ok=True 会在目录已存在时不抛出异常
new_dir.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
print(f"目录 '{new_dir}' 已创建")

# 创建空文件
new_file = new_dir / 'empty_file.txt'
new_file.touch(exist_ok=True)
print(f"文件 '{new_file}' 已创建")

# 删除文件
# missing_ok=True 会在文件不存在时不抛出异常
# new_file.unlink(missing_ok=True)
# print(f"文件 '{new_file}' 已删除")

# 删除目录 (目录必须为空)
# new_dir.rmdir()
# print(f"目录 '{new_dir}' 已删除")

重命名和移动

使用 rename() 或 replace() 方法可以重命名或移动文件/目录。

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from pathlib import Path

# 假设有一个文件 old_name.txt
# Path('old_name.txt').touch()

# 重命名文件
# new_path = Path('new_name.txt')
# Path('old_name.txt').rename(new_path)
# print(f"文件已重命名为 '{new_path}'")

# 移动文件到另一个目录
# target_dir = Path('target_directory')
# target_dir.mkdir(exist_ok=True)
# moved_file_path = Path('new_name.txt').rename(target_dir / 'new_name.txt')
# print(f"文件已移动到 '{moved_file_path}'")

# replace() 方法会覆盖目标位置已存在的同名文件/目录
# Path('source.txt').write_text('source content')
# Path('target.txt').write_text('target content')
# Path('source.txt').replace('target.txt') # target.txt 的内容会被 source.txt 覆盖

其他常用功能

  • path.resolve(): 返回路径的绝对路径，并解析所有符号链接和 .. 组件。
  • path.relative_to(other): 计算当前路径相对于另一个路径的相对路径。
  • path.with_name(name): 返回一个新路径，其文件名部分被替换。
  • path.with_suffix(suffix): 返回一个新路径，其后缀被替换。
  • path.chmod(mode): 改变文件权限。
  • path.owner(): 获取文件所有者。
  • path.group(): 获取文件所属组。

pathlib 与 os.path 对比总结

功能 os.path / os 函数 pathlib 方法/属性 优势
路径拼接 os.path.join() / 运算符, path.joinpath() 更直观，支持链式操作
获取父目录 os.path.dirname() path.parent 更简洁
获取文件名 os.path.basename() path.name 更简洁
获取后缀 os.path.splitext() path.suffix, path.suffixes 更直观，支持多后缀
判断路径是否存在 os.path.exists() path.exists() 面向对象
判断是否是文件 os.path.isfile() path.is_file() 面向对象
判断是否是目录 os.path.isdir() path.is_dir() 面向对象
遍历目录 os.listdir() path.iterdir() 返回 Path 对象，方便后续操作
文件查找 (Glob) glob.glob(), glob.iglob() path.glob(), path.rglob() 集成在 Path 对象中，支持递归查找 (**)
创建目录 os.mkdir(), os.makedirs() path.mkdir() 支持创建父目录和处理已存在目录
创建文件 open() path.touch(), path.write_text(), path.write_bytes(), path.open() 提供多种创建方式，touch 方便创建空文件
删除文件 os.remove(), os.unlink() path.unlink() 支持忽略文件不存在的错误
删除目录 os.rmdir() path.rmdir() 面向对象
读取文件内容 open().read() path.read_text(), path.read_bytes() 更简洁，一步到位
写入文件内容 open().write() path.write_text(), path.write_bytes() 更简洁，一步到位
获取绝对路径 os.path.abspath() path.absolute(), path.resolve() resolve 能解析符号链接和 ..
获取相对路径 os.path.relpath() path.relative_to() 面向对象
获取文件统计信息 os.stat(), os.lstat() path.stat(), path.lstat() 面向对象
重命名/移动 os.rename(), os.replace() path.rename(), path.replace() 返回新的 Path 对象
跨平台兼容性 需要手动处理分隔符，部分函数行为在不同系统上可能不同 自动处理分隔符，提供统一的 API 更好的跨平台一致性
可读性与易用性 函数式，字符串操作 面向对象，属性和方法调用 代码更清晰，更符合直觉

结论

pathlib 模块以其面向对象的设计、直观的 API 和良好的跨平台兼容性，成为了 Python 中处理文件路径的首选。它不仅让代码更简洁易读，还能有效减少因操作系统差异带来的问题。如果您还在使用 os.path，强烈建议您尝试切换到 pathlib，体验它带来的便利。

希望这篇指南能帮助您更好地理解和使用 pathlib 库！

更多资源

许可协议

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