03 os模块

你的代码跑在操作系统上，读写文件、创建目录、获取环境变量、执行系统命令——这些都是操作系统层面的操作。os模块就是Python提供的一套"操作系统接口"，让你用Python代码来做这些事情。

os模块最大的价值是跨平台。Windows用反斜杠\，Linux/macOS用正斜杠/；Windows用nt，Linux用posix——os模块帮你抹平这些差异，一套代码到处跑。

一、环境变量

1.1 os.environ

环境变量是操作系统级别的配置，比如PATH、HOME、API_KEY等。

python

import os

# 获取所有环境变量
os.environ
# environ({'PATH': '/usr/bin', 'HOME': '/Users/apple', ...})

# 获取单个环境变量（返回字符串）
os.environ.get("HOME")        # '/Users/apple'
os.environ.get("API_KEY")     # None（不存在时返回None）
os.environ.get("API_KEY", "") # ''（设置默认值）

# 不存在时会抛KeyError
os.environ["NOT_EXIST"]  # KeyError: 'NOT_EXIST'

# 设置环境变量（仅当前进程有效）
os.environ["API_KEY"] = "sk-xxx"

# 删除环境变量
del os.environ["API_KEY"]

# 或者用pop
os.environ.pop("API_KEY", None)

1.2 os.getenv()

更简洁的获取环境变量方式。

python

import os

# 等价于os.environ.get()
api_key = os.getenv("API_KEY")
db_host = os.getenv("DB_HOST", "localhost")  # 带默认值

读取.env文件时，通常配合python-dotenv：

python

from dotenv import load_dotenv
import os

load_dotenv()  # 加载.env文件
api_key = os.getenv("OPENAI_API_KEY")

二、当前工作目录

2.1 os.getcwd()

获取当前工作目录（脚本运行时所在的目录）。

python

import os

cwd = os.getcwd()
print(f"当前目录: {cwd}")
# 当前目录: /Users/apple/project

2.2 os.chdir()

切换工作目录。

python

import os

# 切换到指定目录
os.chdir("/tmp")
print(os.getcwd())  # /tmp

# 切换回上一级
os.chdir("..")

注意：os.chdir()会影响整个进程，在多线程环境下要小心使用。

三、目录操作

3.1 创建目录

python

import os

# 创建单级目录
os.mkdir("logs")  # 如果logs已存在，会报FileExistsError

# 创建多级目录（递归创建）
os.makedirs("data/2026/06", exist_ok=True)
# exist_ok=True：目录已存在时不报错

3.2 删除目录

python

import os

# 删除空目录
os.rmdir("logs")  # 目录不为空会报OSError

# 递归删除空目录
os.removedirs("data/2026/06")
# 会依次删除06、2026、data（必须都是空目录）

3.3 列出目录内容

python

import os

# 列出目录下的文件和子目录
files = os.listdir(".")  # 当前目录
files = os.listdir("/Users/apple")  # 指定目录

# 返回的是文件名列表，不含路径
for filename in os.listdir("."):
    print(filename)

3.4 遍历目录树

python

import os

# os.walk()递归遍历目录
for root, dirs, files in os.walk("data"):
    print(f"目录: {root}")
    print(f"  子目录: {dirs}")
    print(f"  文件: {files}")
    print()

os.walk()返回一个生成器，每个元素是(dirpath, dirnames, filenames)：

dirpath：当前目录路径
dirnames：子目录列表
filenames：文件列表

3.5 高效目录扫描

python

import os

# os.scandir()比listdir()更高效（3.5+）
with os.scandir(".") as entries:
    for entry in entries:
        if entry.is_file():
            print(f"文件: {entry.name}, 大小: {entry.stat().st_size}")
        elif entry.is_dir():
            print(f"目录: {entry.name}")

os.scandir()返回DirEntry对象，可以直接获取文件类型和状态信息，不需要额外的系统调用。

四、文件操作

4.1 删除文件

python

import os

# 删除文件
os.remove("data.txt")  # 文件不存在会报FileNotFoundError

# os.unlink()是os.remove()的别名
os.unlink("data.txt")

# 安全删除（先检查）
if os.path.exists("data.txt"):
    os.remove("data.txt")

4.2 重命名

python

import os

# 重命名文件或目录
os.rename("old.txt", "new.txt")

# 跨目录移动（也是rename）
os.rename("data.txt", "archive/data.txt")

# 目标已存在时会报错，用os.replace()可以强制覆盖
os.replace("new.txt", "old.txt")

4.3 文件状态

python

import os

# 获取文件状态
stat = os.stat("data.txt")

stat.st_size     # 文件大小（字节）
stat.st_mtime    # 最后修改时间（时间戳）
stat.st_atime    # 最后访问时间
stat.st_ctime    # 创建时间（Unix）/ 元数据修改时间（Windows）
stat.st_mode     # 文件模式（权限等）

# 检查文件访问权限
os.access("data.txt", os.R_OK)  # 可读？
os.access("data.txt", os.W_OK)  # 可写？
os.access("data.txt", os.X_OK)  # 可执行？

# 修改文件权限
os.chmod("script.sh", 0o755)  # 设置为可执行

4.4 创建链接

python

import os

# 创建硬链接
os.link("original.txt", "hardlink.txt")

# 创建符号链接（软链接）
os.symlink("original.txt", "symlink.txt")

# 读取符号链接指向的目标
target = os.readlink("symlink.txt")

五、执行系统命令

5.1 os.system()

执行系统命令，返回退出状态码。

python

import os

# 执行命令
status = os.system("ls -la")
# 0: 成功, 非0: 失败

# 注意：命令输出直接打印到终端，无法捕获

5.2 os.popen()

执行命令并获取输出。

python

import os

# 获取命令输出
with os.popen("ls -la") as f:
    output = f.read()
    print(output)

实际项目中，建议用subprocess模块，它更强大也更安全：

python

import subprocess

result = subprocess.run(["ls", "-la"], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)
print(result.returncode)

六、路径分隔符与常量

6.1 系统常量

python

import os

# 路径分隔符
os.sep      # '/' (Linux/macOS) 或 '\' (Windows)

# 行分隔符
os.linesep  # '\n' (Linux/macOS) 或 '\r\n' (Windows)

# 空设备路径
os.devnull  # '/dev/null' (Linux/macOS) 或 'NUL' (Windows)

# 操作系统名
os.name     # 'posix' (Linux/macOS) 或 'nt' (Windows)

6.2 跨平台路径拼接

python

import os

# 不要手动拼接路径（不跨平台）
path = "data" + "/" + "file.txt"  # 不推荐

# 用os.path.join()（跨平台）
path = os.path.join("data", "file.txt")  # 推荐

七、进程信息

python

import os

# 当前进程ID
os.getpid()    # 12345

# 父进程ID
os.getppid()   # 12340

# 获取登录用户名
os.getlogin()  # 'apple'

# 获取用户ID（Unix）
os.getuid()    # 501

# 获取组ID（Unix）
os.getgid()    # 20

八、随机数

python

import os

# 生成密码学安全的随机字节
random_bytes = os.urandom(16)
print(random_bytes)  # b'\xf3\xa1\x9c...'

# 用于生成随机整数
import struct
random_int = struct.unpack('I', os.urandom(4))[0]

九、实用技巧

9.1 创建临时目录

python

import os
import tempfile

# 创建临时目录
with tempfile.TemporaryDirectory() as tmpdir:
    print(f"临时目录: {tmpdir}")
    # 在这里使用临时目录
    filepath = os.path.join(tmpdir, "data.txt")
    with open(filepath, "w") as f:
        f.write("临时数据")
# 退出with块后，临时目录自动删除

9.2 递归删除目录

python

import os
import shutil

# 删除整个目录（包括非空目录）
shutil.rmtree("data")
# os模块没有直接提供这个功能，需要用shutil

9.3 获取文件大小

python

import os

def get_size(path):
    """获取文件或目录的大小"""
    if os.path.isfile(path):
        return os.path.getsize(path)
    elif os.path.isdir(path):
        total = 0
        for root, dirs, files in os.walk(path):
            for f in files:
                filepath = os.path.join(root, f)
                total += os.path.getsize(filepath)
        return total
    return 0

十、总结

os模块是Python和操作系统之间的桥梁：

分类	常用函数/属性
环境变量	`environ`, `getenv()`
工作目录	`getcwd()`, `chdir()`
目录操作	`mkdir()`, `makedirs()`, `listdir()`, `walk()`, `scandir()`
文件操作	`remove()`, `rename()`, `stat()`, `chmod()`, `link()`, `symlink()`
系统命令	`system()`, `popen()`
系统常量	`sep`, `linesep`, `name`, `devnull`
进程信息	`getpid()`, `getppid()`, `getlogin()`

os模块的函数很多，不用全记住。最常用的就是os.path（下一章单独讲）、os.environ、os.listdir()、os.makedirs()这几个。遇到具体需求时查文档就行。

03 os模块 ​

一、环境变量 ​

1.1 os.environ ​

1.2 os.getenv() ​

二、当前工作目录 ​

2.1 os.getcwd() ​

2.2 os.chdir() ​

三、目录操作 ​

3.1 创建目录 ​

3.2 删除目录 ​

3.3 列出目录内容 ​

3.4 遍历目录树 ​

3.5 高效目录扫描 ​

四、文件操作 ​

4.1 删除文件 ​

4.2 重命名 ​

4.3 文件状态 ​

4.4 创建链接 ​

五、执行系统命令 ​

5.1 os.system() ​

5.2 os.popen() ​

六、路径分隔符与常量 ​

6.1 系统常量 ​

6.2 跨平台路径拼接 ​

七、进程信息 ​

八、随机数 ​

九、实用技巧 ​

9.1 创建临时目录 ​

9.2 递归删除目录 ​

9.3 获取文件大小 ​

十、总结 ​

03 os模块

一、环境变量

1.1 os.environ

1.2 os.getenv()

二、当前工作目录

2.1 os.getcwd()

2.2 os.chdir()

三、目录操作

3.1 创建目录

3.2 删除目录

3.3 列出目录内容

3.4 遍历目录树

3.5 高效目录扫描

四、文件操作

4.1 删除文件

4.2 重命名

4.3 文件状态

4.4 创建链接

五、执行系统命令

5.1 os.system()

5.2 os.popen()

六、路径分隔符与常量

6.1 系统常量

6.2 跨平台路径拼接

七、进程信息

八、随机数

九、实用技巧

9.1 创建临时目录

9.2 递归删除目录

9.3 获取文件大小

十、总结