شی فایل در پایتون چیست؟

شی فایل پایتون روش‌ها و ویژگی‌هایی را برای دسترسی و دست‌کاری فایل‌ها ارائه می‌دهد. با استفاده از اشیاء فایل، می‌توانیم هر فایلی را بخوانیم یا بنویسیم. هر زمان که فایلی را برای انجام هر عملیاتی بر روی آن باز می‌کنیم، پایتون یک شی فایل را برمی‌گرداند. برای ایجاد یک شی فایل در پایتون باید از توابع داخلی مانند open()‎‎ و os.popen()‎ استفاده کنیم.

استثنا IOError زمانی ایجاد می‌شود که یک شی فایل مورد سوءاستفاده قرار می‌گیرد، یا عملیات فایل به دلایل مربوط به I/O با شکست مواجه می‌شود. به عنوان مثال، زمانی که می‌خواهید در یک فایل بنویسید و آن فایل فقط خواندنی باشد با این خطا مواجه خواهید شد که دوره آموزش رایگان کار با فایل در پایتون به خوبی این مسئله را پوشش خواهد داد.

نحوه کار با فایل در پایتون

قابلیت‌های مدیریت فایل پایتون بسیار مفید و انعطاف‌پذیر هستند و مجموعه وسیعی از وظایف را ممکن می‌سازند. اگرچه کار با فایل در پایتون کاربردهای گسترده و مفیدی دارد اما توجه به محاسن و معایب آن و درست به کاربردن این قابلیت بسیار مهم است.

کار با فایل در پایتون

پایتون پشتیبانی قوی برای مدیریت فایل فراهم می‌کند و کاربران را قادر می‌سازد تا فایل‌ها را با خواندن، نوشتن و انجام عملیات‌های مختلف مرتبط با فایل به طور موثر مدیریت کنند. در حالی که مدیریت فایل ریشه در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلفی دارد اما در پایتون این کار به دلیل سادگی بسیار قابل‌توجه‌تر است. برخلاف سایر زبان‌ها، مدیریت فایل در پایتون کاری ساده و مختصر به‌حساب می‌آید.

نحوه کار پایتون با فایل‌ها بر این اساس است که آن‌ها متنی یا باینری در نظر گرفته می‌شوند. این تمایز بسیار مهم است. در یک فایل متنی، هر خط از یک دنباله از کاراکترها تشکیل‌شده است. زیبایی پایتون در مدیریت این پیچیدگی نهفته است. آنچه امکان دارد در زبان‌های دیگر پیچیده باشد در پایتون شهودی و مختصر می‌شود. در فایل متنی، هر خط با یک کاراکتر منحصربه‌فرد به پایان می‌رسد که به عنوان کاراکتر پایان خط (EOL) شناخته می‌شود. این می‌تواند یک کاما، بریس {} یا نویسه خط جدید باشد. این کاراکترها نشان دهنده پایان خط فعلی بوده و مفسر پایتون را وادار می‌کند تا شروع یک خط جدید را تشخیص دهد.

مزایای مدیریت فایل پایتون

قابلیت‌های کار با فایل در پایتون مزایای بسیاری را ارائه می‌دهد که تجربه برنامه‌نویسی شما را افزایش داده و مدیریت فایل‌ها را موثر می‌سازد. در اینجا نگاهی دقیق‌تر به این مزایا داریم:

• تطبیق‌پذیری: مدیریت فایل پایتون شما را با مجموعه‌ای از عملیات‌های متنوع توانمند می‌کند. این شامل ایجاد، خواندن، نوشتن، الحاق، تغییر نام و حذف فایل‌ها می‌شود. 
• انعطاف‌پذیری: انعطاف‌پذیری مدیریت فایل پایتون بسیار قابل‌توجه است. پایتون انواع مختلف فایل، فایل‌های متنی (فایل تکست)، فایل‌های باینری، فایل‌های CSV و موارد دیگر را در خود جای می‌دهد. علاوه بر این، می‌توانید به‌طور یکپارچه عملیات‌های مختلفی را روی فایل‌ها مانند خواندن، نوشتن، الحاق و موارد دیگر، اجرا کرد. همچنین ذخیره فایل در پایتون نیز آسان است.
• کاربرپسند: پایتون رویکرد کاربرپسند را برای مدیریت فایل در اولویت قرار می‌دهد. رابط ارائه‌شده فرآیند ایجاد فایل، خواندن، دست‌کاری و سایر عملیات را ساده می‌کند. این طراحی کاربر محور تعامل شما با فایل‌ها را ساده می‌کند.
• سازگاری بین پلتفرم: توابع مدیریت فایل پایتون از مرزهای پلت فرم فراتر می‌روند. آن‌ها به طور مداوم در محیط‌های مختلف از جمله ویندوز، مک و لینوکس کار می‌کنند. این سازگاری یکپارچگی روان و عملکرد بدون درز را در سیستم‌های مختلف تضمین می‌کند.

استفاده از قابلیت‌های مدیریت و کار با فایل در پایتون نه‌تنها مجموعه ابزار برنامه‌نویسی شما را گسترش می‌دهد، بلکه به مدیریت کارآمد و موثر فایل کمک می‌کند.

معایب مدیریت فایل در پایتون

در حالی که قابلیت‌های مدیریت فایل پایتون بسیار قدرتمند هستند و مزایای زیادی دارند اما این کار بدون عیب نیست و برنامه نویسان باید به آن توجه داشته باشند. در اینجا برخی از معایب قابل‌توجه وجود دارد:

• مستعد خطا: ماهیت عملیات مدیریت فایل در پایتون می‌تواند آن‌ها را مستعد خطا کند. بی‌دقتی در کدنویسی یا مشکلات درون سیستم فایل، مانند مجوزهای فایل یا قفل، می‌تواند منجر به نتایج غیرمنتظره یا خطا شود.
• نگرانی‌های امنیتی: مدیریت فایل پایتون می‌تواند آسیب‌پذیری‌های امنیتی را کمی افزایش دهد، به‌ویژه زمانی که ورودی‌های کاربر در پروژه دخیل هستند. اگر برنامه‌ای به‌درستی ایمن نشده باشد، ورودی‌های کاربر مخرب به طور بالقوه می‌توانند برای دسترسی غیرمجاز به فایل‌های حساس روی سیستم یا دست‌کاری آن‌ها مورد سوءاستفاده قرار گیرند.
• پیچیدگی: مدیریت فایل‌ها در پایتون می‌تواند پیچیده شود، به‌ویژه زمانی که با فرمت‌های فایل پیشرفته یا عملیات پیچیده سروکار دارید. اطمینان از مدیریت صحیح و ایمن فایل نیازمند توجه دقیق به جزئیات در کد است.
• ملاحظات عملکرد: عملیات مدیریت  و کار با فایل در Python ممکن است در مقایسه با برخی از زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر عملکرد کندتری از خود نشان دهد، به ویژه زمانی که با فایل‌های بزرگ یا عملیات پیچیده سروکار داریم. این می‌تواند بر کارایی برنامه شما تأثیر بگذارد.

در حالی که این اشکالات وجود دارند اما اشکالاتی نیستند که غیرقابل‌حل باشند. با برنامه‌ریزی دقیق، شیوه‌های کدنویسی ایمن و درک مشکلات احتمالی، می‌توان این چالش‌ها را به طور موثر مدیریت کرد و به شما این امکان را می‌دهد که از قابلیت‌های مدیریت فایل پایتون بدون به خطر انداختن قابلیت اطمینان، امنیت یا عملکرد استفاده کنید.

انواع شی فایل

در پایتون، سه دسته مختلف از یک شی File وجود دارد که در زیر فهرست شده است:

• فایل‌های متنی (فایل txt ،JSON ،CSV و غیره)
• فایل‌های باینری
• فایل‌های خام

تمام اشیاء از نوع فایل در ماژول io تعریف شده‌اند.

کار با فایل txt در پایتون

نوع فایل متنی (فایل txt) رایج‌ترین فایل برای دست‌کاری با پایتون است. معمولاً از فایل‌های متنی برای ذخیره داده‌های کاراکتر یا ذخیره اطلاعات در متن ساده بدون قالب‌بندی خاصی فراتر از فونت‌های اصلی و سبک‌های فونت استفاده می‌کنیم. در دوره آموزش معرفی شده در بالا کار با فایل متنی در پایتون به صورت کامل آموزش داده خواهد شد.

ما یک فایل متنی را با استفاده از تابع open()‎ باز می کنیم. برای مثال، open('test'.txt', 'r'). وقتی یک فایل متنی را باز می کنیم، یک شی فایل TextIOWrapper را برمی‌گرداند. در دوره آموزش رایگان کار با فایل‌ در پایتون ما با انواع فایل متنی و ترفندهای موجود برای آن آشنا خواهیم شد.

فایل‌های باینری (BufferedReader و BufferedWriter)

داده‌ها به صورت باینری روی دیسک ذخیره می‌شوند. به عنوان مثال، ما از فایل‌های باینری برای ذخیره داده‌هایی مانند تصاویر یا فیلم‌ها استفاده می‌کنیم. فایل‌های باینری فرمی قابل خواندن توسط کامپیوتر برای ذخیره‌سازی داده‌ها هستند. یک برنامه برای تفسیر داده‌ها در یک فایل باینری و نمایش آن به کاربر موردنیاز است. به فایل‌های باینری فایل‌های بافر نیز می‌گویند. این نوع فایل برای خواندن و نوشتن داده‌های باینری استفاده می‌شود.

فایل‌های باینری را با استفاده از تابع open()‎ در حالت باینری می‌توان باز کرد. برای مثال، open('abc.txt', 'rb'). این فایل را به حالت فقط خواندنی در حالت باینری باز می‌کند. نشانگر فایل در ابتدای فایل وجود دارد. هنگامی که فایل باینری را برای خواندن باز می کنیم، تابع open() BufferedReader و زمانی که فایل باینری را برای نوشتن باز می کنیم، شی فایل BufferedWriter را برمی‌گرداند.

فایل‌های خام

فایل خام مجموعه‌ای از داده‌های پردازش نشده هستند. این یعنی که فایل خام به هیچ وجه توسط کامپیوتر تغییر یا دست‌کاری نشده است. به فایل‌های خام، فایل‌های بافر نشده نیز گفته می‌شود و این نوع فایل معمولاً به عنوان بلوک ساختمانی سطح پایین برای جریان‌های باینری و متن استفاده می‌شود. اکثراً از فایل خام استفاده نمی‌شود. وقتی این فایل‌ها را باز می کنیم، با استفاده از تابع open یک شی FileIO برمی‌گرداند.

ویژگی‌های شی فایل

شی فایل دارای ویژگی‌های زیر است که می‌توانیم از آن‌ها برای دسترسی به جزئیات مختلف یک فایل، مانند نام فایل و اینکه فایل تحت کدام حالت باز می‌شود، استفاده کنیم.

1. Name: نام فایل را برگردانید. این یک ویژگی فقط خواندنی بوده و ممکن است در همه اشیاء فایل مانند وجود نداشته باشد. اگر شی فایل با استفاده از تابع open() ایجاد شده باشد، نام فایل برگردانده می‌شود. در غیر این صورت، برخی از رشته‌ها نشان می‌دهد که منبع شی فایل برگردانده شده است.

2. Encoding: رمزگذاری مورد استفاده این فایل مانند UTF-8 را برمی‌گرداند. این ویژگی فقط خواندنی است. هنگامی که رشته‌های یونیکد در یک فایل نوشته می‌شوند، با استفاده از این رمزگذاری به رشته‌های بایتی تبدیل خواهند شد. همچنین ممکن است None باشد. در این صورت، فایل از رمزگذاری پیش‌فرض سیستم برای تبدیل رشته‌های یونیکد استفاده می‌کند.

3. Mode: حالت دسترسی به فایل مورد استفاده در هنگام باز کردن یک فایل را برمی‌گرداند.

4. Closed: اگر فایلی بسته باشد، مقدار True را برمی‌گرداند. این یک مقدار بولی است که وضعیت فعلی شی فایل را نشان می‌دهد.

5. Newline: فایل‌هایی که در حالت خواندن خط جدید باز می‌شوند، خطوط جدیدی را که هنگام خواندن فایل با آن‌ها مواجه می‌شوند، پیگیری می‌کنند. مقادیر «\r»، «\n»، «\r\n»، هیچ‌یک (هنوز هیچ خط جدیدی خوانده نشده)، یا یک تاپل شامل تمام انواع خط جدید دیده شده است. برای فایل‌هایی که در حالت خواندن خط جدید باز نمی‌شوند، مقدار این ویژگی None خواهد بود.

در دوره آموزش کار با فایل ها در پایتون تمامی موارد مذکور در بالا پوشش داده خواهند شد.

متدهای فایل در پایتون

شی فایل دارای متدهای زیر است که می‌توانیم برای دسترسی به یک فایل از آن‌ها استفاده کنیم: یک فایل را می‌توان با یک تابع داخلی به نام open() باز کرد. این تابع مسیر فایل و حالت دسترسی را می‌گیرد و یک شی فایل را برمی‌گرداند.

• read()‎: محتوای فایل را برمی‌گرداند و پایتون خواندن فایل با این تابع را ممکن می‌کند.
• readable()‎: نشان می‌دهد که آیا جریان فایل قابل خواندن است یا خیر.
• readline()‎: تک خطی را بخوانید.
•  readlines()‎: فایل را در لیست بخوانید.
•  truncate(size): اندازه فایل را به اندازه مشخص تغییر می‌دهد.
•  Writable()‎: مقداری را برمی‌گرداند که مشخص می‌کند آیا فایل می‌تواند روی آن نوشته شود یا نه. در اصل برای نوشتن فایل در پایتون است.
• Write()‎: رشته مشخص شده را در فایل می‌نویسد.
• Writlines()‎: لیستی از رشته‌ها را در فایل می‌نویسد.
• close()‎: فایل باز شده را می‌بندد.
• seek()‎: موقعیت نشانگر فایل را در یک فایل تنظیم می‌کند.
• seekable()‎: مقداری را برمی‌گرداند که مشخص می‌کند آیا فایل به ما اجازه می‌دهد موقعیت فایل را تغییر دهیم یا خیر.
• () tell: محل فعلی فایل را برمی‌گرداند.
• detach()‎: جریان خام جدا شده از بافر را برمی‌گرداند.
• fileno()‎: عددی را برمی‌گرداند که جریان را از دیدگاه سیستم‌عامل نشان می‌دهد.
•  flush()‎: بافر داخلی را پاک می‌کند.
• isatty()‎: نشان می‌دهد که آیا جریان فایل تعاملی است یا خیر.

در دوره آموزش رایگان کار با فایل‌ها در پایتون ما با تمامی متدهای بالا آشنا می‌شویم و با آن‌ها کار می‌کنیم.

سه تابع مهم فایل در پایتون

سه تابع بسیار مهم که برای کار با فایل وجود دارد به صورت موارد زیر هستند که در دوره آموزش کار با فایل‌ها در پایتون نیز با آن‌ها آشنا خواهیم شد.

تابع open

قبل از انجام هر عملیاتی مانند خواندن یا نوشتن روی فایل، ابتدا باید آن فایل را باز کنیم. برای باز کردن فایل در پایتون از تابع داخلی open()‎ پایتون استفاده کنیم، اما در زمان باز کردن، باید حالتی را مشخص کنیم که نشان دهنده هدف فایل باز است.

جایی که حالت زیر پشتیبانی می‌شود:

• r: باز کردن یک فایل موجود برای عملیات خواندن.
•  w: باز کردن یک فایل موجود برای عملیات نوشتن. اگر فایل قبلاً حاوی مقداری داده باشد، بازنویسی می‌شود، اما اگر فایل موجود نباشد، فایل را نیز ایجاد می‌کند.
• a: یک فایل موجود را برای عملیات الحاق باز می‌کند و داده‌های موجود را لغو نمی‌کند.
• r+‎: برای خواندن و نوشتن داده‌ها در فایل. داده‌های قبلی در فایل لغو می‌شوند.
• w+‎: برای نوشتن و خواندن داده‌ها. داده‌های موجود را لغو می‌کند.
• a+‎: برای افزودن و خواندن داده‌ها از فایل. داده‌های موجود را لغو نمی‌کند.

تابع read

بیش از یک راه برای خواندن یک فایل در پایتون وجود دارد. اگر نیاز به استخراج رشته‌ای دارید که شامل تمام کاراکترهای فایل باشد، می‌توانیم از file.read()‎ استفاده کنیم.

تابع Writ

استفاده از این تابع برای ایجاد فایل یا نوشتن در فایل پایتون است و بسیار تابع مهمی به‌حساب می‌آید.

تابع split

با استفاده از این تابع می‌توانیم خطوط را با استفاده از مدیریت فایل در پایتون تقسیم کنیم. هنگامی که با کمبود فضا مواجه می‌شویم، این تابع متغیر را تقسیم می‌کند. همچنین توابع مختلف دیگری وجود دارد که به دست‌کاری فایل‌ها و محتویات آن‌ها کمک می‌کند که در دوره آموزش رایگان کار با فایل‌ها در پایتون به همه آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

آموزش کار با فایل در زبان پایتون

امروزه پایتون به دلیل وجود انواع کتابخانه غنی و سینتکس آسان آن برای هر وظیفه یا فرایندی یکی از آسان‌ترین راه‌ها را در اختیار ما قرار می‌دهد که این برای کار با فایل‌ها نیز صادق است. کار با فایل در پایتون بسیار ساده است. اگر دوست دارید در برنامه نویسی پایتون فایل به تخصص برسید و بتوانید از آن در پیشبرد پروژه‌های خود استفاده کنید هم‌اکنون با ثبت‌نام در دوره آموزش رایگان کار با فایل‌ ها در پایتون، اولین و مهم‌ترین قدم در این زمینه را بردارید و با انواع روش‌ها و متدهای خواندن و نوشتن فایل در پایتون آشنا شوید. کار با فایل متنی و سایر فایل‌های دیگر در پایتون از مهارت‌های اصلی یک توسعه دهنده پایتون به‌حساب می‌آید که در انواع زمینه‌های مختلف برنامه نویسی پایتون مانند توسعه وب، هوش مصنوعی و غیره کاربرد دارد.